用于存儲(chǔ)能量的系統(tǒng)和方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>發(fā)電;變電;配電裝置的制造技術(shù)

專利名稱：用于存儲(chǔ)能量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于存儲(chǔ)能量的系統(tǒng)和方法，尤其涉及用于將能量便攜式地轉(zhuǎn)換成電流并存儲(chǔ)該能量的系統(tǒng)和方法。相關(guān)技術(shù)的描述
諸如常規(guī)電池和存儲(chǔ)電容器之類的常規(guī)便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備是可用后即棄的或者可通過將該設(shè)備耦合到遠(yuǎn)程電能源而再充電。可用后即棄的設(shè)備固有地限制了用戶可用的便攜式儲(chǔ)能的量。攜帶額外的可用后即棄的設(shè)備是昂貴的，且用戶必須考慮相關(guān)的重量、存儲(chǔ)空間以及處理?xiàng)壷靡蟆Ｋ鼈冞€是環(huán)境不友好的。常規(guī)可再充電設(shè)備比不可再充電設(shè)備環(huán)境友好，但是需要遠(yuǎn)程能量源來給設(shè)備再充電并且到遠(yuǎn)程能量源的入口之間可用的能量受到限制。另外，再充電需要用戶的介入。
常規(guī)搖動(dòng)手電筒(shake-flashlight)和類似的搖動(dòng)觸發(fā)(shake-activated) 設(shè)備可供存儲(chǔ)有限量的能量之用，其足以對(duì)例如LED在一段短暫的時(shí)間內(nèi)供電，但通常不能產(chǎn)生足夠的能量來給常規(guī)手電筒電燈泡以及例如蜂窩式電話、相機(jī)、GPS系統(tǒng)或常規(guī)手電筒的其它大電流牽引設(shè)備供電。它們還體積大，且需要特意指向給設(shè)備充電的實(shí)際活動(dòng)。另外，常規(guī)搖動(dòng)觸發(fā)設(shè)備不易用來給另一便攜式設(shè)備供電。它們還產(chǎn)生有害級(jí)別的磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)能潛在地干擾電子設(shè)備的運(yùn)行，諸如蜂窩式電話和保健相關(guān)設(shè)備，比如起搏器。
常規(guī)轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄供電(crank-powered)設(shè)備的能量存儲(chǔ)能力遠(yuǎn)大于常規(guī)搖動(dòng) 觸發(fā)設(shè)備，但是類似的是體積大，需要特意指向給設(shè)備充電的實(shí)際活動(dòng)，不易用來向另一便攜式設(shè)備供電，并且可產(chǎn)生有害級(jí)別的磁場(chǎng)。電磁與電機(jī)設(shè)備及應(yīng)用，諸如，例如發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，通常使用線圈和/或磁體。常規(guī)磁結(jié)構(gòu)使用單個(gè)磁體來產(chǎn)生磁場(chǎng)，或者使用多個(gè)排列的磁體來產(chǎn)生磁場(chǎng)。這些磁體通常是永磁體或電磁體。許多應(yīng)用的效率取決于磁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的梯度。
當(dāng)需要增大輸出或增強(qiáng)性能時(shí)，通常將增加線圈的大小或數(shù)量，或者增加磁體的大小或強(qiáng)度。這些方法帶來了重量、成本、大小和耐久性問題。這些方法還對(duì)許多應(yīng)用不實(shí)用。因此，可以認(rèn)識(shí)到，需要改進(jìn)的線圈和磁體以用于電磁與電機(jī)設(shè)備及應(yīng)用。
發(fā)明概述
在一個(gè)實(shí)施例中，線圈包括導(dǎo)電繞組和導(dǎo)磁繞組，其中導(dǎo)磁繞組被配置為
將磁通量集中在導(dǎo)電繞組中。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈還包括繞組架(form)。在一個(gè)實(shí)施例中，繞組架上的第一層包括一層導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，第二層導(dǎo)電繞組與繞組架上的第一層相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，一層導(dǎo)磁繞組與第二層導(dǎo)電繞組相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，一層導(dǎo)磁繞組與繞組架上的第一層相鄰。在一個(gè)實(shí)施例中，繞組架上的最后一層包括一層導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，繞組架上的最后一層包括一層導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，一層導(dǎo)磁繞組在兩層導(dǎo)電繞組之間。在一個(gè)實(shí)施例中，多層導(dǎo)磁繞組在兩層導(dǎo)電繞組之間。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán)路。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈具有梯形部分。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈在核心周圍纏繞。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電繞組和導(dǎo)磁繞組共同包括雙導(dǎo)體繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組包括銀/鎳合金。在一個(gè)實(shí) 施例中，線圈還包括一層絕緣材料，其中導(dǎo)電繞組包括在絕緣材料層上形成的跡線。
在一個(gè)實(shí)施例中，繞組包括導(dǎo)電線和導(dǎo)磁線，其中導(dǎo)磁線與導(dǎo)電線絕緣并相對(duì)其固定，且導(dǎo)磁線被配置為將磁通量集中在導(dǎo)電線中。在一個(gè)實(shí)施例中，
導(dǎo)磁線形成閉合環(huán)路。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁線通過絕緣材料與導(dǎo)磁線保持固定。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁線形成繞組的核心并由絕緣層包圍，且導(dǎo)電線圍繞該絕緣層。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電線包括絞合線。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括磁結(jié)構(gòu)和線圈，該線圈包括導(dǎo)電繞組和導(dǎo)磁繞組，其中該導(dǎo)磁繞組被配置為將磁通量集中在該導(dǎo)電繞組中。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收能量并響應(yīng)于該能量的接收而產(chǎn)生電信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括被配置為接收該能量的機(jī)械傳輸系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被耦合到磁結(jié)構(gòu)并被配置為響應(yīng)于該能量的接收而相對(duì)于線圈移動(dòng) 磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為以線性方式移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為以旋轉(zhuǎn)方式移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為以徑向方式移動(dòng)磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被耦合到線圈并被配置為響應(yīng)于該能量的接收而相對(duì)于磁結(jié)構(gòu)移動(dòng)線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈被配置為接收電信號(hào)且系統(tǒng)被配置為響應(yīng)于該電信號(hào)的接收而產(chǎn)生機(jī)械力。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括機(jī)械傳輸系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括線圈和磁結(jié)構(gòu)，其中線圈包括用于傳導(dǎo)電信號(hào) 的裝置和用于將磁通量集中在用于傳導(dǎo)電信號(hào)的裝置中的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于集中磁通量的裝置包括繞組，其中繞組包括銀/鎳合金。在一個(gè)實(shí)施例中，用于傳導(dǎo)電信號(hào)的裝置包括絞合銅線。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈還包括第一絕緣襯底，且用于傳導(dǎo)電信號(hào)的裝置包括在第一絕緣襯底上形成的導(dǎo)電跡線。在一個(gè)實(shí)施例中，用于集中磁通量的裝置包括在第一絕緣襯底上形成的導(dǎo)磁跡線。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電跡線在第一絕緣襯底的第一表面上形成，而導(dǎo)磁跡線在第一絕緣襯底的第一表面上形成。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈還包括多個(gè)絕緣襯底，且用于傳導(dǎo)電信號(hào)的裝置包括在多個(gè)襯底中的選定襯底上形成的多條導(dǎo) 電跡線，用于集中磁通量的裝置包括在多個(gè)襯底中的選定襯底上形成的多條導(dǎo) 磁跡線。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于產(chǎn)生電信號(hào)的方法包括引起磁結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電繞組之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且使用導(dǎo)磁繞組將由磁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁通量集中在導(dǎo)電繞組中。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括用導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán)路。
在一個(gè)實(shí)施例中，線圈包括多個(gè)絕緣襯底，在該多個(gè)襯底中的第一組選定襯底上形成的多個(gè)導(dǎo)電跡線，以及在該多個(gè)襯底中的第二組選定襯底上形成的多個(gè)導(dǎo)磁跡線。在一個(gè)實(shí)施例中，第一組選定襯底包括多個(gè)絕緣襯底中的每隔一個(gè)的絕緣襯底，且多個(gè)導(dǎo)電跡線由在第一組選定襯底中的多個(gè)絕緣襯底中的每一個(gè)上形成的導(dǎo)電跡線組成。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)導(dǎo)電跡線以串聯(lián)方式電耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)導(dǎo)磁跡線被電耦合在一起以形成閉合環(huán)路。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種產(chǎn)生機(jī)械力的方法包括產(chǎn)生磁場(chǎng)，將該磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電元件中以及將電流傳導(dǎo)通過該導(dǎo)電元件。在一個(gè)實(shí)施例中，該電流是交變電流。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加該機(jī)械力以在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生線性運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加該機(jī)械力以在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加該機(jī)械力以在傳輸系統(tǒng)中產(chǎn)生徑向運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該電流是直流電流。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件包括導(dǎo)電繞組的各層，且將磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電繞組中包括在兩層導(dǎo)電繞組之間插入導(dǎo)磁繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，該導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán)路。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括第一磁體外殼，固定在該第一磁體外殼內(nèi)并具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第一磁體，以及具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第二磁體，該第二磁體固定在第一磁體外殼內(nèi)以使得第二磁體的第一極與第一磁體的第一極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第一極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體包括稀土磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收能量并響應(yīng)于該能量的接收而產(chǎn)生電信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收電信號(hào)并響應(yīng)于該電信號(hào)而產(chǎn)生機(jī)械力。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括機(jī)械傳輸系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被耦合到第一磁體外殼并被配置為響應(yīng)于該能量的接收而相對(duì)于線圈移動(dòng)第一磁體外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為以線性方式移動(dòng)第一磁體外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為旋轉(zhuǎn)第一磁體外殼。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第三磁體，該第三磁體固定在第一磁體外殼內(nèi)
以使得第三磁體的第二極與第一磁體的第二極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第二極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈被配置為當(dāng) 旋轉(zhuǎn)第一磁體外殼時(shí)在第一和第二磁體之間通過。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被耦合到線圈并被配置為響應(yīng)于能量的接收而使線圈相對(duì)于第一磁體外殼移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)包括排斥磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī) 械傳輸系統(tǒng)包括機(jī)械排斥系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈被配置為接收電信號(hào)且系統(tǒng)被配置為響應(yīng)于該電信號(hào)的接收而使第一磁體外殼相對(duì)于線圈移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收能量并響應(yīng)于該能量的接收而使第一磁體外殼相對(duì)于線圈移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括第二線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，該線圈具有一軸線，該軸線至少大體上與第一磁體外殼被配置為相對(duì)于該線圈
移動(dòng)所沿的軸線對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括第二磁體外殼，固定在該第二磁體外殼內(nèi)并具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第三磁體，以及具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第四磁體，該第四磁體固定在第二磁體外殼內(nèi)以使得第三磁體的第一極與第四磁體的第一極以一定距離間隔開并通常與第四磁體的第一極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，第二磁體外殼與第一磁體外殼基本上垂直。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括第二
線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體外殼是用萬向架固定的。在一個(gè)實(shí)施例中，
電信號(hào)包括DC電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電信號(hào)包括AC電流且系統(tǒng)還包括整流電路，其中該整流電路被耦合到線圈且被配置為將AC電流轉(zhuǎn)換成DC電流。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括與整流電路耦合的功率存儲(chǔ)系統(tǒng)以積累并存儲(chǔ)由系統(tǒng)產(chǎn)生的功率。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括與功率存儲(chǔ)系統(tǒng)耦合并被配置為向配電系統(tǒng)提供交流電的反相器。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為將能量從波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)包括磁體外殼，固定在該磁體外殼內(nèi)并具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第一磁體，以及具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第二磁體，該第二磁體固定在磁體外殼內(nèi)以使得第二磁體的第一極與第一磁體的第一極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第一極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體包括永磁體。在一個(gè)實(shí) 施例中，第一磁體包括稀土磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體包括電磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二磁體之間的空間基本上用非磁體物質(zhì)填充。在一個(gè) 實(shí)施例中，非磁性物質(zhì)包括空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，非磁性物質(zhì)包括含氟聚合物樹脂。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)還包括具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第三磁體，該第三磁體固定在磁體外殼內(nèi)以使得第三磁體的第二極與第一磁體的第二極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第二極面對(duì)，以便產(chǎn) 生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一極性是北極性。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體的第一極的表面至少大致平坦。在一個(gè)實(shí)施例中，第二磁體的第一極的表面至少大致平坦。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體的第一極的表面至少是大致凸起的。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體的第一極的表面至少是大致凹入的。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體大致是矩形。在一個(gè)實(shí)施例中，第一磁體大致是球形。在一個(gè)實(shí) 施例中，磁結(jié)構(gòu)還包括懸掛系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，懸掛系統(tǒng)是用萬向架固定的。在一個(gè)實(shí)施例中，重力用于將磁結(jié)構(gòu)安置在懸掛系統(tǒng)內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，懸掛系統(tǒng)被配置為使用回轉(zhuǎn)原理安置磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，將磁體外殼抽空并密封。
在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)包括多個(gè)磁體和用于保持各磁體相互分隔開并被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于保持各磁體的裝置包括磁體外殼，該磁體外殼具有帶螺紋的內(nèi)表面。在一個(gè)實(shí)施例中，用于保持各磁體的裝置包括抽頭(tab)，這些抽頭被配置為將多個(gè)磁體保持在彼此固定的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)還包括與用于保持各磁體的裝置耦合的、用于傳輸機(jī) 械能的裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)電方法包括使用多個(gè)間隔開的磁體產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng) 并使導(dǎo)電繞組和壓縮磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)包括將多個(gè)間隔開的磁體保持在彼此固定的位置上，使得這些磁體的同極相互面對(duì)來產(chǎn) 生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)磁體由兩個(gè)磁體組成且這兩個(gè)磁體之間的
距離小于周圍距離(ambient distance)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括對(duì)導(dǎo) 電繞組中產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括將整流電流存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)中。在一個(gè)實(shí)施例中，造成相對(duì)運(yùn)動(dòng)包括相對(duì)于多個(gè)磁體移動(dòng)導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，造成相對(duì)運(yùn)動(dòng)包括相對(duì)于導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體包括沿著大致線性的路徑移動(dòng)該多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體包括沿著大致徑向的路徑移動(dòng)該多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體包括旋轉(zhuǎn)該多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括優(yōu)化壓縮磁場(chǎng)的梯度。在一個(gè)實(shí)施例中，一種產(chǎn)生機(jī)械力的方法包括產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)并使電流傳導(dǎo) 通過壓縮磁場(chǎng)中的導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)包括將多個(gè)間隔開的磁體保持在彼此固定的位置上，以使得這些磁體的同極相互面對(duì)來產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)磁體由兩個(gè)磁體組成且這兩個(gè)磁體之間的距離小于周圍距離。在一個(gè)實(shí)施例中，電流是交變電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電流是直流電流。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加機(jī)械力以引起傳輸系統(tǒng)中的大致線性運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加機(jī)械力以引起傳輸系統(tǒng)中的大致旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括具有導(dǎo)電繞組的線圈和被配置為將磁通量集中在該導(dǎo)電繞組中的導(dǎo)磁繞組，以及被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí) 施例中，磁結(jié)構(gòu)包括第一磁體外殼，固定在該第一磁體外殼內(nèi)并具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第一磁體，以及具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第二磁體，該第二磁體固定在第一磁體外殼內(nèi)以使得第二磁體的第一極與第一磁體的第一極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第一極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收能量并響應(yīng)于該能量的接收而產(chǎn)生電信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，電信號(hào)包括AC電流且系統(tǒng)還
包括整流電路，該整流電路與線圈耦合并被配置為將AC電流轉(zhuǎn)換成DC電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電信號(hào)包括DC電流。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收電信號(hào)并響應(yīng)于該電信號(hào)而產(chǎn)生機(jī)械力。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括機(jī)械傳輸系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)與磁結(jié)構(gòu)相耦合并被配置為響應(yīng)于能量的接收而使該磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于線圈移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為以線性方式移動(dòng)該磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為旋轉(zhuǎn) 該磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)被配置為沿著徑向路徑移動(dòng)該磁結(jié) 構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)與線圈相耦合并被配置為響應(yīng)于能量的接收而使該線圈相對(duì)于磁結(jié)構(gòu)移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈被配置為接收電信號(hào)，且系統(tǒng)被配置為響應(yīng)于該電信號(hào)的接收而使磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于線圈移動(dòng)。在一個(gè)實(shí) 施例中，系統(tǒng)被配置為接收能量并響應(yīng)于該能量的接收而使磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于線圈移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為接收能量并響應(yīng)于該能量的接收而使線圈相對(duì)于磁結(jié)構(gòu)移動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈具有一軸線，該軸線與磁結(jié)構(gòu)被配置為相對(duì)于該線圈移動(dòng)所沿的軸線至少大體上對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng) 還包括用萬向架固定的懸掛系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)被配置為將能量從波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組被配置為閉合環(huán)路。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括衣服制品(an article of clothing)，其被配置為用于將該系統(tǒng)與人相耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括耦合器，其被配置為將線圈耦合到電傳輸網(wǎng)(grid)。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種發(fā)電方法包括使用多個(gè)間隔開的磁體產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)，相對(duì)于該壓縮磁場(chǎng)移動(dòng)導(dǎo)電繞組，以及使用導(dǎo)磁繞組將磁通量集中在該導(dǎo) 電繞組中。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)包括將多個(gè)間隔開的磁體保持在彼此固定的位置上，以使得這些磁體的同極相互面對(duì)來產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí) 施例中，該多個(gè)磁體由兩個(gè)磁體組成且這兩個(gè)磁體之間的距離小于周圍距離。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括對(duì)導(dǎo)電繞組中產(chǎn)生的電流進(jìn)行整流。在一個(gè)實(shí) 施例中，該方法還包括將該整流電流存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于壓縮磁場(chǎng)移動(dòng)導(dǎo)電繞組包括相對(duì)于多個(gè)磁體移動(dòng)該導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí) 施例中，相對(duì)于壓縮磁場(chǎng)移動(dòng)導(dǎo)電繞組包括相對(duì)于該導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體包括沿大致線性的路徑移動(dòng)該多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于導(dǎo)電繞組移動(dòng)多個(gè)磁體包括旋轉(zhuǎn)該多個(gè)磁體。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括優(yōu)化壓縮磁場(chǎng)的梯度。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán)路。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括將導(dǎo)電繞組耦合到電傳輸網(wǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括在導(dǎo)電繞組中產(chǎn)生交流電。在一個(gè)實(shí) 施例中，該方法還包括在導(dǎo)電繞組中產(chǎn)生直流電。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種產(chǎn)生機(jī)械力的方法包括產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)，使用導(dǎo)磁繞組將磁通量集中在導(dǎo)電繞組中，以及使電流傳導(dǎo)通過壓縮磁場(chǎng)中的導(dǎo)電繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)包括將多個(gè)間隔開的磁體保持在彼此固定的位置上，以使得這些磁體的同極相互面對(duì)來產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)磁體由兩個(gè)磁體組成且這兩個(gè)磁體之間的距離小于周圍距離。在一個(gè)實(shí)施例中，電流是交變電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電流是直流電流。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加機(jī)械力以引起傳輸系統(tǒng)中的大致線性運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括施加機(jī)械力以引起傳輸系統(tǒng)中的大致旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán)路。
在一個(gè)實(shí)施例中，衣服制品包括具有導(dǎo)電繞組和被配置為將磁通量集中在該導(dǎo)電繞組中的導(dǎo)磁繞組的線圈，以及被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)包括第一磁體外殼，固定在該第一磁體外殼內(nèi)并具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第一磁體，以及具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第二磁體，該第二磁體固定在第一磁體外殼內(nèi)以使得第二磁體的第一極與第一磁體的第一極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第一極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán)路。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)和線圈被包含在電池盒內(nèi)。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括線圈，該線圈包括用于響應(yīng)于磁通量的變化而傳導(dǎo)電流的裝置和將磁通量集中在用于傳導(dǎo)電流的裝置內(nèi)的裝置，以及用于產(chǎn) 生壓縮磁場(chǎng)的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于傳導(dǎo)電流的裝置包括導(dǎo)電繞組，而用于集中磁通量的裝置包括導(dǎo)磁繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁繞組形成閉合環(huán) 路。在一個(gè)實(shí)施例中，用于產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的裝置包括第一磁體外殼，固定在該第一磁體外殼內(nèi)并具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第一磁體，以及具有第一極性的第一極與第二極性的第二極的第二磁體，該第二磁體固定在
第一磁體外殼內(nèi)以使得第二磁體的第一極與第一磁體的第一極以一定距離間隔開并通常與第一磁體的第一極面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，電池包括盒，包含在該盒內(nèi)并被配置為將該電池接收到的能量轉(zhuǎn)換成電能的第一發(fā)電機(jī)，包含在該盒內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備，包含在該盒內(nèi)的第二能量存儲(chǔ)設(shè)備，包含在該盒內(nèi)、耦合到第一和第二能量存儲(chǔ)設(shè)備并被配置為控制電能從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸?shù)目刂?模塊，以及多個(gè)接觸端子。在一個(gè)實(shí)施例中，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備包括超級(jí)電容
器(ultracapacitor)，且第二能量存儲(chǔ)設(shè)備包括鋰電池。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括第三能量存儲(chǔ)設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，第三能量存儲(chǔ)設(shè)備與第二能量存儲(chǔ)設(shè)備串聯(lián)耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，第三能量存儲(chǔ)設(shè)備與第一能量存儲(chǔ)設(shè) 備并聯(lián)耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括用于容納多個(gè)接觸端子的連接器。在一個(gè)實(shí)施例中，盒和接觸端子具有C-cell電池的配置。在一個(gè)實(shí)施例中，第一發(fā)電機(jī)包括線圈和磁結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈包括導(dǎo)電元件和導(dǎo)磁元件。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)接觸端子電耦合到控制模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括包含在該盒內(nèi)的第二發(fā)電機(jī)，其中第一發(fā)電機(jī)被定向在第一方向上而第二發(fā)電機(jī)被定向在與第一方向不同的第二方向上。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊還被配置為控制能量在第二能量存儲(chǔ)設(shè)備和接觸端子之間的傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備和接觸端子之間的能量傳輸包括從接觸端子到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備和接觸端子之間的能量傳輸包括從接觸端子到第一能量存儲(chǔ)設(shè)備的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊還被配置為控制第一能量存儲(chǔ)設(shè)備和接觸端子之間的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括與發(fā)電機(jī)相耦合的懸掛系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整懸掛系統(tǒng)以優(yōu)化期望模式的運(yùn)動(dòng)到電能的轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例中，懸掛系統(tǒng)是用萬向架固定的。在一個(gè)實(shí)施例中，懸掛系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)被配置為轉(zhuǎn)換通過電池的運(yùn)動(dòng)接收到的能量。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)被配置為轉(zhuǎn)換以寄生方式接收到的能量。在一個(gè)實(shí)施例中，盒包括磁場(chǎng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，電池包括盒，包含在該盒內(nèi)的線圈，包含在該盒內(nèi)并被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)，包含在該盒內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備，耦合到該盒的多個(gè)接觸端子，包含在該盒內(nèi)并耦合到該線圈和第一能量存儲(chǔ)設(shè)備的控制模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)包括多個(gè)間隔開的稀土磁體，其被配置成該多個(gè)稀土磁體的相鄰磁體中的相同極性的極相互面對(duì)。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)磁體中的磁體相對(duì)于彼此被保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)磁體中的兩個(gè)磁體之間的空間基本上用非磁物質(zhì)填充。在一個(gè)實(shí)施例中，非磁性物質(zhì)包括空氣。在一個(gè)實(shí)施例中，非磁性物質(zhì)包括含氟聚合物樹脂。在一個(gè)實(shí) 施例中，盒被抽空并密封。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括耦合到磁結(jié)構(gòu)的懸掛系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，調(diào)整懸掛系統(tǒng)以優(yōu)化期望模式的運(yùn)動(dòng)到電能的轉(zhuǎn)換。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈包括導(dǎo)電元件和導(dǎo)磁元件。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁元件被配置為將磁通量集中在該導(dǎo)電元件中。
在一個(gè)實(shí)施例中，電池包括盒，包含在該盒內(nèi)并具有導(dǎo)電元件和導(dǎo)磁元件的線圈，磁結(jié)構(gòu)，包含在該盒內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備，耦合到該盒的多個(gè)接觸端子，以及包含在該盒內(nèi)并耦合到線圈和第一能量存儲(chǔ)設(shè)備的控制模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)磁元件被配置為將磁通量集中在導(dǎo)電元件中。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件包括多線繞組中的導(dǎo)電線，且導(dǎo)磁元件包括多線繞組中的導(dǎo)磁線。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件包括導(dǎo)電繞組且導(dǎo)磁元件包括導(dǎo)磁繞組。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件包括在第一絕緣襯底上形成的導(dǎo)電跡線。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo) 磁元件包括在第一絕緣襯底上形成的導(dǎo)磁跡線。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電跡線在第一絕緣襯底的第一表面上形成，且導(dǎo)磁跡線在第一絕緣襯底的第一表面上形成。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括多個(gè)絕緣襯底，其中導(dǎo)電元件包括在該多個(gè)襯底中的選定襯底上形成的多條導(dǎo)電跡線，且導(dǎo)磁元件包括在該多個(gè)襯底中的選定襯底上形成的多條導(dǎo)磁跡線。在一個(gè)實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該多個(gè)接觸端子的一個(gè)接觸端子電耦合到外部電池的一個(gè)接觸端子。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池具有第一物理定向，而該外部電池具有與第一物理定向不同的第二物理定向。
在一個(gè)實(shí)施例中，電池包括盒，用于將電池的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電流的裝置，包含在該盒內(nèi)用于存儲(chǔ)能量的第一裝置，包含在該盒內(nèi)用于存儲(chǔ)能量的第二裝置，包含在該盒內(nèi)、用于控制能量從轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的裝置到存儲(chǔ)能量的第一裝置的
傳輸?shù)难b置，以及用于取用(access)存儲(chǔ)在用于存儲(chǔ)能量的第一裝置內(nèi)的能
量的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括包含在該盒內(nèi)的用于存儲(chǔ)能量的第三裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的裝置包括用于傳導(dǎo)電流的裝置和用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括傳導(dǎo)磁通量的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，該電池還包括便于用于傳導(dǎo)電流的裝置相對(duì)于用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種操作電池的方法包括移動(dòng)該電池，將通過該電池的移動(dòng)接收到的能量轉(zhuǎn)換成電流，以及控制能量向包含在該電池內(nèi)的多個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制能量傳輸包括將來自電流的能量存儲(chǔ)在多個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備中的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中，并控制從該第一能量存儲(chǔ)設(shè)備到多個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備中的第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制能量傳輸包括對(duì)電流進(jìn)行整流。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括控制從電池到負(fù)載的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括向電池提供電流并控制來自所提供電流的能量在該電池中的存儲(chǔ)。在一個(gè)實(shí)施例中，將通過電池的移動(dòng)接收到的能量轉(zhuǎn)換成電流包括產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，將通過電池的移動(dòng)接收到的能量轉(zhuǎn)換成電流還包括將該壓縮磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電繞組中。在一個(gè)實(shí) 施例中，產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)包括保持兩個(gè)磁體的同極相互面對(duì)且以比周圍距離近的距離間隔開。在一個(gè)實(shí)施例中，將通過電池的移動(dòng)接收到的能量轉(zhuǎn)換成電流包括將磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電元件中。在一個(gè)實(shí)施例中，將磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電元件中包括相對(duì)于導(dǎo)電元件定位導(dǎo)磁元件以便集中磁場(chǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，將通過電池的移動(dòng)接收到的能量轉(zhuǎn)換成電流包括對(duì)包含在該電池中的發(fā)電機(jī)定向。在一個(gè)實(shí) 施例中，將通過電池的移動(dòng)接收到的能量轉(zhuǎn)換成電流包括將該能量轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電繞組和磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)運(yùn)動(dòng)是大致線性的。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)運(yùn)動(dòng)是大致旋轉(zhuǎn)的。
在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)包括具有第一取向的第一電池和電耦合到該第一電池并具有第二取向的第二電池，其中第一電池包括將能量轉(zhuǎn)換成第一電信號(hào)的裝置，第二電池包括將能量轉(zhuǎn)換成第二電信號(hào)的第二裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，第二取向與第一取向基本上垂直。在一個(gè)實(shí)施例中，將能量轉(zhuǎn)換成第一電信號(hào) 的裝置包括控制模塊，該控制模塊被配置為控制電能從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，將能量轉(zhuǎn)換成第一電信號(hào)的裝置包括產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，將能量轉(zhuǎn)換成第一電信號(hào)的裝置包括導(dǎo)電繞組和導(dǎo)磁繞組，其中導(dǎo)磁繞組被配置為將磁通量集中在該導(dǎo)電繞組中。
附圖簡(jiǎn)述
附圖中的元件的尺寸及其相對(duì)位置并不一定按比例繪制。例如，各種元件的形狀和角度并不是按比例繪制，并且其中一些元件被任意地放大和安置以提高繪圖清晰性。此外，所繪制的元件特定形狀并不一定旨在傳達(dá)關(guān)于特定元件實(shí)際形狀的任何信息，其之所以被選擇僅僅是為便于在附圖中進(jìn)行識(shí)別。

圖1是常規(guī)線圈的直徑橫截面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的線圈的一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的線圈的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。
圖4是適于在圖3中示出的線圈的實(shí)施例中使用的雙導(dǎo)體繞組的一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的線圈的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的線圈的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的線圈的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。圖8是圖7中示出的線圈的實(shí)施例的仰視圖。圖9是圖7中示出的線圈的實(shí)施例的側(cè)視圖。圖IO是根據(jù)本發(fā)明的線圈的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的線圈的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖12是由常規(guī)磁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁通量的圖解說明。
圖13A和圖13B是由同極相互面對(duì)且以周圍距離隔開的兩個(gè)永磁體產(chǎn)生的磁通量的圖解說明。
圖14A和圖14B是由同極基本上相互接觸的兩個(gè)永磁體產(chǎn)生的磁通量的圖解說明。
圖15A和圖15B是由兩個(gè)永磁體產(chǎn)生的磁通量的圖解說明，其中這兩個(gè)永磁體的同極相互面對(duì)并在周圍距離和基本上接觸的位置之間結(jié)合在一起。圖16是根據(jù)本發(fā)明的磁結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。圖17是根據(jù)本發(fā)明的磁結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。圖18是根據(jù)本發(fā)明的磁結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。圖19是根據(jù)本發(fā)明的磁結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。圖20是根據(jù)本發(fā)明的磁結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面直徑橫截面圖。圖21是根據(jù)本發(fā)明的磁結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。圖22是發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的概略正視圖。圖23是圖22的系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)上的概略正視圖。圖24是包括在圖22的系統(tǒng)中的電樞的截面?zhèn)纫晥D。圖25是根據(jù)發(fā)電機(jī)替換實(shí)施例的系統(tǒng)的概略正視圖。
圖26是包括在圖25的系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)子的截面?zhèn)纫晥D。圖27是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面橫截面圖。圖28是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面橫截面圖。圖29是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的俯視圖。圖30是圖29的系統(tǒng)沿線30-30取得的側(cè)面直徑橫截面圖。圖31是使用了圖7到圖9以及圖17中示出的實(shí)施例的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè) 面直徑橫截面圖。
圖32是使用了圖11和圖16中示出的實(shí)施例的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面直徑橫截面圖。
圖33是電池的一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。圖34是電池的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。圖35是電池的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)截面圖。
圖36是適于在圖33到圖36中示出的實(shí)施例中使用的線性發(fā)電機(jī)的直徑橫截面圖。
圖37是一種對(duì)便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備再充電的方法的一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)流程圖。
圖38是一種操作便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備的方法的一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)流程圖。
圖39是示出發(fā)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的實(shí)際應(yīng)用的立體圖。
圖40是用于發(fā)電的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖41是自供電設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖42示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。
圖43示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。
圖44示出根據(jù)本發(fā)明的衣服制品的一個(gè)實(shí)施例。
圖45是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖46是適于在圖45中示出的系統(tǒng)的實(shí)施例中使用的轉(zhuǎn)子的一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。
發(fā)明詳述
在以下描述中，闡述了某些細(xì)節(jié)以便提供對(duì)設(shè)備、方法和制品的各種實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)理解其它實(shí)施例可以在沒有這些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。在其它實(shí)例中，未示出或詳細(xì)描述與電池、線性發(fā)電機(jī)和控制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的公知結(jié)構(gòu)和方法，以避免不必要地混淆對(duì)這些實(shí)施例的描述。
除非上下文有另外的要求，否則在整個(gè)說明書及權(quán)利要求書中，詞語(yǔ)"包括"及其變型，比如"包含"和"含有"，均以開放、包容的意義解釋，即如 "包括，但不限于"。
整個(gè)說明書中對(duì)"一個(gè)實(shí)施例"或"一實(shí)施例"的引用是指結(jié)合該實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，整個(gè)說明書中各處出現(xiàn)的短語(yǔ)"一個(gè)實(shí)施例"或"一實(shí)施例"并不一定指代同一實(shí)施例，或者指代所有實(shí)施例。此外，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可按任意合適的方式結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中以獲得更多的實(shí)施例。
提供標(biāo)題僅僅是為了方便，而并不說明本公開或所聲明的發(fā)明的范圍或意義。
圖1是常規(guī)線圈100的直徑橫截面圖。線圈100包括非磁性繞組架102和非磁性的、導(dǎo)電繞組104。繞組包括線圈中的導(dǎo)電材料的一個(gè)或多個(gè)完整的匝
(turn)，并且可包括一個(gè)或多個(gè)層。如圖所示，繞組104包括9匝和3層。如圖所示，導(dǎo)電繞組104是連續(xù)的。在其它常規(guī)線圈中，可使用多個(gè)導(dǎo)電繞組，可以或者可以不將它們串聯(lián)或并聯(lián)地電連接。導(dǎo)電繞組104可包括任何合適的導(dǎo)電材料，例如金屬材料，諸如銅，用銀或錫覆蓋的銅，鋁，銀，金和/或合金。導(dǎo)電繞組104例如可包括實(shí)心線(例如包括扁鋼絲)、絞合線、扭絞合線或薄片。導(dǎo)電繞組104的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。導(dǎo)電繞組104通常用絕緣材料120涂覆。導(dǎo)電繞組104耦合到線圈100的引線122和124。
圖2是雙金屬線圈200的一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。線圈200包括非磁性繞組架202，非磁性的、導(dǎo)電繞組204，以及導(dǎo)磁繞組206。將諸如導(dǎo)電繞組 204之類的導(dǎo)電繞組同諸如導(dǎo)磁繞組206之類的導(dǎo)磁繞組一起使用以便于將通過諸如線圈200的繞組204之類的線圈的導(dǎo)電繞組或由其產(chǎn)生的磁場(chǎng)集中。集中磁場(chǎng)可明顯提高線圈200的效率。例如，當(dāng)在發(fā)電機(jī)中使用線圈200時(shí)，因為磁體穿過線圈200導(dǎo)電繞組204產(chǎn)生電子流，同時(shí)導(dǎo)磁繞組206將磁通量集中在導(dǎo)電繞組204中并使線圈200的功率輸出增大。
導(dǎo)電繞組204的第一層208和第二層210被纏繞到繞組架202上。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電繞組204是連續(xù)的。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)電繞組204可包括多個(gè)繞組，它們可串聯(lián)或并聯(lián)地電連接。導(dǎo)磁繞組206的第一層212纏繞在導(dǎo)電繞組204的第二層210上。導(dǎo)電繞組204的第三層214和第四層216纏繞在導(dǎo) 磁繞組206的第一層212上。導(dǎo)磁繞組206的第二層218纏繞在導(dǎo)電繞組204 的第四層216上。導(dǎo)電繞組204的第五層219纏繞在導(dǎo)磁繞組206的第二層218 上。
導(dǎo)電繞組204可包括任何合適的導(dǎo)電材料，例如金屬材料，諸如銅，用銀或錫涂覆的銅，鋁，銀，金和/或合金。導(dǎo)電繞組204例如可包括實(shí)心線、絞合線、扭絞合線或薄片。導(dǎo)電繞組204的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。導(dǎo)電繞組204通常用絕緣材料220涂覆。導(dǎo)電繞組204 耦合到線圈200的引線222、 224。
導(dǎo)磁繞組206可包括任何合適的導(dǎo)磁材料，例如磁屏蔽材料，如鎳、鎳/ 鐵合金、鎳/錫合金、鎳/銀合金、塑料磁屏蔽和/或鎳/鐵/銅/鉬合金。在市場(chǎng)上可購(gòu)買到若干商標(biāo)的磁屏蔽材料，包括MuMeta1⑧、Hipernom⑧、HyMu 80⑧以及Permalloy 。導(dǎo)磁繞組206例如可包括實(shí)心線、絞合線、扭絞合線或薄片。導(dǎo)磁繞組206的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。導(dǎo)磁繞組206通常用絕緣材料226涂覆。導(dǎo)磁繞組206形成閉合環(huán)路，如連接 228所示，并且如圖所示其被連接到接地230。
可使用導(dǎo)電繞組和導(dǎo)磁繞組的各層的其它配置。例如，m層導(dǎo)電繞組可與 n層導(dǎo)磁繞組交替，其中m和n是正整數(shù)，而不是如所示出的兩層導(dǎo)電繞組與一層導(dǎo)磁繞組交替。在另一示例中，m和n不需要保持恒定。例如，層數(shù)可增加或減少。一個(gè)示例層模式可以是2E、 1M、 3E、 2M、 4E，其中E指示導(dǎo)電層且M指示導(dǎo)磁層。
通常，第一層和最后一層包括導(dǎo)電繞組204層。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)性實(shí)施例中，其中第一層和最后一層包括導(dǎo)電繞組204的配置與最后一層由導(dǎo)磁繞組206組成時(shí)相比在發(fā)電機(jī)應(yīng)用中產(chǎn)生了更好的性能。在另一示例中，可使用多個(gè)導(dǎo)電繞組。
圖3是雙金屬線圈300的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。線圈300包括繞組架302和雙導(dǎo)體繞組，該繞組如圖所示地采用雙金屬繞組304的形式。雙導(dǎo) 體繞組304包括線306形式的導(dǎo)電繞組，線308形式的導(dǎo)磁繞組，導(dǎo)電線306 和導(dǎo)磁線308之間的絕緣材料內(nèi)層310，以及絕緣材料外層312?？梢允菇^緣材料外層312和絕緣材料內(nèi)層310 —體化。雙導(dǎo)體繞組304的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。如圖所示，導(dǎo)電線306和導(dǎo)磁線 308的大小大致相同。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電線306和導(dǎo)磁線308的大小可以不同。
導(dǎo)電線306可包括任何合適的導(dǎo)電材料。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo) 電繞組204所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)電線306耦合到線圈300的引線314、 316。導(dǎo)磁線308可包括任何合適的導(dǎo)磁材料。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)磁繞組206所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)磁線308形成閉合環(huán)路，如連接318所示，并且可連接到接地320。如圖所示，纏繞繞組304以使得導(dǎo)電線306離繞組架302的內(nèi)表面322最近且導(dǎo)磁線308離繞組架302的內(nèi)表面322最遠(yuǎn)。如圖所示，將導(dǎo)電線306和導(dǎo)磁線308分隔開的絕緣層310與內(nèi)表面322大致平行。在一些實(shí)施例中，將導(dǎo)電線306和導(dǎo)磁線308分隔開的絕緣層310可以相對(duì)于內(nèi)表面322有另一角度。例如，在一些實(shí)施例中，絕緣層310可與內(nèi)表面322大致垂直。如圖所示，雙導(dǎo)體繞組304是包括三匝的單層。在一些實(shí)施例中，該繞組可包括多個(gè)層。在一些實(shí)施例中，可使用附加的繞組。
圖4是適于在圖3中示出的線圈300的實(shí)施例中使用的雙導(dǎo)體繞組404的一個(gè) 實(shí)施例的直徑橫截面圖。雙導(dǎo)體繞組404包括線406形式的導(dǎo)電繞組，線408 形式的導(dǎo)磁繞組，導(dǎo)電線406和導(dǎo)磁線408之間的絕緣材料內(nèi)層410，以及絕緣材料外層412。導(dǎo)電線406可包括任何合適的導(dǎo)電材料。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)電繞組204所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo) 電線406的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。導(dǎo)磁線408可包括任何合適的導(dǎo)磁材料。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)磁繞組206 所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)磁線408的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。
圖5是雙金屬線圈500的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。線圈500具有繞組架502。第一導(dǎo)電繞組504a分兩層纏繞在繞組架502上。第一導(dǎo)磁繞組506a 在兩層第一導(dǎo)電繞組504a之外纏繞在繞組架502上。第一導(dǎo)電繞組504a耦合到第一導(dǎo)電繞組504a的引線508a、 510a。第一導(dǎo)磁繞組506a形成閉合環(huán)路，如第一連接環(huán)路512a所示。第二導(dǎo)電繞組504b相鄰于第一導(dǎo)電繞組504a分兩層纏繞在繞組架502上。第二導(dǎo)磁繞組506b相鄰于第一導(dǎo)磁繞組506a在兩層第二導(dǎo)電繞組504b之外纏繞在繞組架502上。第二導(dǎo)電繞組504b耦合到第二導(dǎo)電繞組504b的引線508b、 510b。第二導(dǎo)磁繞組506b形成閉合環(huán)路，如第二連接環(huán)路512b所示。附加的繞組可被添加到線圈500，如導(dǎo)電繞組504n所示，其耦合到引線508n、 510n，且如導(dǎo)磁繞組506n所示，其形成如連接512n所指示的閉合環(huán)路。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電繞組(例如，繞組504a、 504b……504n) 可按并聯(lián)或串聯(lián)的方式或者按其各種組合電耦合在一起。
導(dǎo)電繞組504a、 504b……504n可包括任何合適的導(dǎo)電材料。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)電繞組204所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)電繞組504a、 504b……504n的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大。導(dǎo)磁繞組506a、 506b……506n可包括任何合適的導(dǎo)磁材料。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)磁繞組206所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)磁繞組506a、 506b……506n的大小可與所示出的有明顯不同，并可顯著比所示出的小或大?？墒褂秒p金屬繞組，諸如圖3中示出的雙金屬繞組304或圖4中示出的雙金屬繞組404。通常，線圈500的每個(gè)繞組可具有附加層，其中外層包括一層導(dǎo)電繞組(例如，繞組504a)，但是為了便于說明省略了這些附加層。
圖6是雙金屬線圈600的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖。線圈600包括非磁性繞組架602，非磁性的、導(dǎo)電繞組604，以及導(dǎo)磁繞組606。導(dǎo)電繞組604 的第一層608和第二層610纏繞到繞組架602上。導(dǎo)磁繞組606的一層612纏繞在導(dǎo)電繞組604的第二層610上。
導(dǎo)電繞組604可包括任何合適的導(dǎo)電材料和配置。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)電繞組204所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)電繞組604通常用絕緣材料614覆蓋。導(dǎo)電繞組604耦合到線圈600的引線616、 618。導(dǎo)磁繞組606可包括任何合適的導(dǎo)磁材料和配置。例如，可使用以上關(guān) 于圖2的導(dǎo)磁繞組206所討論的材料和配置(例如，實(shí)心線或絞合線)。導(dǎo)磁繞組606通常用絕緣材料620覆蓋。導(dǎo)磁繞組606形成閉合環(huán)路，如連接622 所示，且可連接到接地(見圖2中的接地230)。一些實(shí)施例可使用雙金屬或雙導(dǎo)體繞組(見圖3中示出的雙導(dǎo)體繞組304)。
繞組架602具有內(nèi)部長(zhǎng)度624和外部長(zhǎng)度626，它們是不同的。如圖所示，內(nèi)部長(zhǎng)度624比外部長(zhǎng)度626短。長(zhǎng)度的不同便于將磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電繞組604 中。圖7到圖9示出雙金屬線圈700的另一個(gè)實(shí)施例。為便于說明，圖7到圖9并不是按比例繪制的。圖7是線圈700的俯視圖。線圈700包括具有上表面704的一層絕緣材料702。例如，該層絕緣材料702可包括集成電路板、襯底或絕緣薄膜或薄片。市場(chǎng)上銷售的絕緣材料是Mylar⑧商標(biāo)絕緣材料。跡線706形式的導(dǎo)電繞組在該層絕緣材料702的上表面704上形成。導(dǎo)電跡線706可包括任何合適的導(dǎo)電材料，如銅、鋁、金和銀以及合金?？墒褂靡陨详P(guān)于圖2的導(dǎo)電繞組204所討論的材料?？墒褂迷谝r底上形成跡線的公知技術(shù)，諸如在RFID設(shè)備和天線方面使用的那些。絕緣材料層702具有開口 708。
圖8是圖7中示出的線圈700的實(shí)施例的仰視圖。絕緣材料層702具有下表面716。跡線718形式的導(dǎo)磁繞組在絕緣材料層702的下表面716上形成。導(dǎo)磁跡線718可包括任何合適的導(dǎo)磁材料，如鎳、鎳/鐵合金、鎳/錫合金、鎳/銀合金?？墒褂靡陨详P(guān)于圖2的導(dǎo)磁繞組206所討論的材料?？墒褂迷谝r底上形成跡線的公知技術(shù)，諸如在RFID設(shè)備和天線方面使用的那些。圖9是圖7中示出的線圈700的實(shí)施例的側(cè)視圖，其示出線圈700的可任選核心730。例如，核心730可包括鐵核心。
圖10是雙金屬線圈1000的另一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。線圈1000包括具有上表面1004的一層絕緣材料1002。例如，絕緣材料層1002可包括集成電路板、襯底或絕緣薄膜。跡線1006形式的導(dǎo)電繞組在絕緣材料層1002的上表面1004上形成。導(dǎo)電跡線1006可包括任何合適的導(dǎo)電材料，如銅、鋁、金和銀以及合金。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)電繞組204所討論的材料?？墒褂迷谝r底上形成跡線的公知技術(shù)，諸如在RFID設(shè)備和天線方面使用的那些。絕緣材料層1002具有開口 1008。跡線1018形式的導(dǎo)磁繞組在絕緣材料層1002的上表面1004上形成。導(dǎo)磁跡線1018可包括任何合適的導(dǎo)磁材料，如鎳、鎳/鐵合金、鎳/錫合金、鎳/銀合金。例如，可使用以上關(guān)于圖2的導(dǎo)磁繞組206所討論的材料?？墒褂迷谝r底上形成跡線的公知技術(shù)，諸如在RFID設(shè)備和天線方面使用的那些。
圖11是雙金屬線圈1100的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。線圈1100包括多個(gè)絕緣層1102。導(dǎo)電材料跡線1106在該多個(gè)絕緣層1102的選定表面1130、1132、1134、1136上形成。導(dǎo)磁材料跡線1118在該多個(gè)絕緣層1102的選定表面1138、1140上形成。絕緣材料層1102具有開口 1108。如圖所示，線圈1100包括三層絕緣材料1102。可使用較少或附加的層1102。另外，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)
25電材料跡線1106和導(dǎo)磁材料跡線1118可按不同的圖案在絕緣材料層1102的選定表面上形成。例如，導(dǎo)電材料跡線1106和導(dǎo)磁材料跡線1118可在絕緣材料層的交替表面上形成。在另一示例中，導(dǎo)電材料跡線1106和導(dǎo)磁材料跡線1118可在絕緣材料層1102的同一表面或者在絕緣材料層的各個(gè)表面上形成。在各個(gè)絕緣材料層1102上的跡線可以相互耦合。
如上所述，在設(shè)備和應(yīng)用中線圈經(jīng)常與磁體一起使用。雙金屬線圈可有利地用于這種具有常規(guī)磁體的應(yīng)用和環(huán)境中。圖12是由常規(guī)磁結(jié)構(gòu)1200產(chǎn)生的磁通量的圖解說明。磁結(jié)構(gòu)包括具有北極N和南極S的磁體1202。圖12示出代表性的磁通量等勢(shì)線1204以說明由磁結(jié)構(gòu)1200的永磁體1202所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。一區(qū)域中的等勢(shì)線越靠近，該區(qū)域中的磁通量密度越大。
然而，可改進(jìn)常規(guī)磁結(jié)構(gòu)。在許多設(shè)備和應(yīng)用中，增大區(qū)域中的磁通量密度可大大提高效率和性能。例如，增大區(qū)域中的磁通量密度可產(chǎn)生較大的梯度，這可導(dǎo)致例如發(fā)電機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)中的效率提高。
圖13A和圖13B是由具有兩個(gè)永磁體的磁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁通量的圖解說明，其中這兩個(gè)永磁體的北極相互面對(duì)且分隔開周圍距離。圖13A是黑白表示，且圖13B是灰影表示。代表性的磁通量等勢(shì)線示出由該磁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。在該兩北極之間區(qū)域中，磁通量的梯度比由單個(gè)磁體或由其中相反極性的極相互面對(duì)的磁結(jié)構(gòu)在北極周圍區(qū)域產(chǎn)生的磁通量要高。
圖14A和圖14B是由具有兩個(gè)永磁體的磁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁通量的圖解說明，其中這兩個(gè)永磁體的北極基本上相互接觸。代表性的磁通量等勢(shì)線示出由該磁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于類似的磁體，由圖14A和圖14B中示出的安排在與基本上接觸的兩北極鄰近的區(qū)域中產(chǎn)生的磁通量的梯度比由圖13A和圖13B中示出的安排所產(chǎn)生的磁通量的梯度要高，這由圖14A和圖14B中的較大密度的磁通線示出。較高的磁通量梯度還出現(xiàn)在與圖14A和圖14B中示出的上部磁體的南極鄰近的區(qū)域中。
圖15A和圖15B是由具有兩個(gè)永磁體的磁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁通量的圖解說明，其中這兩個(gè)永磁體的同極相互面對(duì)并在周圍距離和基本上接觸的位置之間的一距離處固定在一起。代表性的磁通量等勢(shì)線示出由該磁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)。對(duì)于類似的磁體，由圖15A和圖15B中示出的安排所產(chǎn)生的磁通量沿著與兩北極鄰近的較大區(qū)域產(chǎn)生較密集的一組磁通線，從而與由圖13A、圖13B、圖14A和圖14B中示出的安排所產(chǎn)生的磁通量相比允許較大區(qū)域中的較高磁通量梯度，這由沿著圖15A和圖15B中示出的永磁體側(cè)面較大區(qū)域的較大密度的磁通線示出。
效率的明顯提高，例如在發(fā)電方面，可通過定位永磁體使其同極在接觸配置和周圍距離之間的最佳距離上相互面對(duì)而得以實(shí)現(xiàn)。該最佳距離將根據(jù)其中要使用磁結(jié)構(gòu)的配置而變化(例如，在發(fā)電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)配置中使用磁結(jié)構(gòu)時(shí)該磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于線圈的運(yùn)動(dòng)路徑)。圖16是產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的多極磁結(jié)構(gòu)1604的一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。在一些應(yīng)用中，產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)可使效率進(jìn)一步提高。當(dāng)在例如發(fā)電機(jī)中使用磁結(jié)構(gòu)1604時(shí)，壓縮磁場(chǎng)可提高能量到電能的轉(zhuǎn)換效率。這種發(fā)電機(jī)可被配置為轉(zhuǎn)換以寄生方式接收的能量。典型的能量源包括動(dòng)力源、熱源、聲源以及射頻源。
磁結(jié)構(gòu)1604使用抽頭(tab) 1694使永磁體1612、 1614、 1616相互保持固定。盡管示出的實(shí)施例使用三個(gè)永磁體1612、 1614、 1616，但是其它實(shí)施例可使用不同數(shù)量的永磁體，諸如兩個(gè)永磁體或四個(gè)永磁體。其它實(shí)施例可用電磁體替代永磁體或者作為其附加。所示出的永磁體1612、 1614、 1616是盤狀的，但是可使用其它的形狀。例如，可使用矩形的(例如，正方形)、球形的或者橢圓形的磁體。類似地，磁體的面不需要是平坦的。例如，可使用凸起的、凹入的、放射狀的、錐形的或者菱形的面。盡管示出的實(shí)施例使用抽頭，但是可使用其它的定位機(jī)構(gòu)，諸如螺紋、隔離件(spacer)、膠或定位機(jī)構(gòu)的組合。磁體1612、 1614、 1616被安置并被保持相互分開，并且它們被安排為使得相鄰永磁體中的相同極性的極相互面對(duì)。例如，第一永磁體1612的N極1628面對(duì)第二永磁體1614的N極1630，且第二永磁體1614的S極1632面對(duì)第三永磁體1616的S極1634。另外，保持磁體 1612、 1614、 1616在一起足夠近以形成壓縮磁場(chǎng)(例如，比周圍距離要近且被分隔開)。在一些實(shí)施例中，永磁體1612、 1614、 1616之間的空間1636、 1638基本上用材料1637填充，該材料可包括諸如空氣之類的氣體。在一些實(shí)施例中，材料 1637可包括其它實(shí)質(zhì)上非磁性且實(shí)質(zhì)上非傳導(dǎo)的物質(zhì)，諸如含氟聚合物樹脂或塑料。在一些實(shí)施例中，磁體之間的空間1636、 1638可被抽空并密封。
通過產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)，諸如磁結(jié)構(gòu)1604之類的磁結(jié)構(gòu)中的永磁體的形狀、位置和強(qiáng)度可提高使用磁結(jié)構(gòu)1604的設(shè)備或應(yīng)用(諸如發(fā)電機(jī))的效率?？墒褂酶咚?計(jì)(未示出)確定永磁體1612、 1614、 1616的最佳強(qiáng)度和位置以及永磁體的數(shù)量。也可考慮其它設(shè)計(jì)因素，諸如重量和減小電磁場(chǎng)的外部影響以及控制多個(gè)發(fā)電機(jī)的
磁相互作用。
圖17示出被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁體結(jié)構(gòu)202的一個(gè)實(shí)施例。磁體結(jié)構(gòu)202包括盒204和容納于盒204中的、同極相互面對(duì)的多個(gè)磁體。在示出的實(shí)施例中，盒204容納第一磁體32和第二磁體36，其中第一磁體32的一端30具有第一極性，且第二磁體36的一端34具有與端30相同的極性且與端30面對(duì)。在示出的實(shí)施例中，端30是南極且端34是南極；在一個(gè)替換實(shí)施例中，兩個(gè)北極相互面對(duì)。在示出的實(shí)施例中，盒204具有內(nèi)部柱面205，且磁體32和36各自具有外部柱面。磁體32、 36滑動(dòng)地容納于盒204中。在示出的實(shí)施例中，盒204具有開放的螺紋端，通過該螺紋端插入(或替換)磁體32和36，并且磁體裝置202還包括螺帽206，其可選擇性地封閉盒204的螺紋端。在示出的實(shí)施例中，螺帽206迫使磁體32、 36與磁場(chǎng)所產(chǎn)生的排斥力通常能允許的周圍距離相比靠得更近，從而產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。用于定位磁體的其它實(shí)施例也是可能的。例如，內(nèi)部柱面205可具有凹部，磁體可嵌入該凹部。
圖18示出被配置為產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的多極磁結(jié)構(gòu)302的一個(gè)實(shí)施例。磁結(jié) 構(gòu)302的盒304具有抽頭305，該抽頭使多個(gè)磁體相互保持固定。磁體包括第一磁體308，其第一端318具有第一極性且第二端316具有相反極性。磁體還包括第二磁體310，其第一端320具有與第一極性相同的極性，且第二端322具有與第一極性相反的極性。第二磁體310的第一端320與第一磁體308的第一端318分隔開。第二磁體310的第一端320至少大致與第一磁體308的第一端318面對(duì)。磁體還包括第三磁體312，其第一端324具有與第一極性相反的極性，且第二端326具有與第一極性相同的極性。第三磁體312的第一端324與第二磁體310的第二端322 分隔開。第三磁體312的第一端324至少大致與第二磁體310的第二端322面對(duì)。任何數(shù)量的附加磁體都是可以的。例如，在示出的實(shí)施例中，磁體還包括第四磁體 314,其具有極性與第一極性相同的第一端328和第二端330。磁體組件302還包括螺帽306，其封閉盒304的開放螺紋端。
圖19是被配置為產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的多極磁體結(jié)構(gòu)1900的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面直徑橫截面圖。磁體結(jié)構(gòu)1900包括具有凹形表面1908、 1910、 1912、 1914的多個(gè) 磁體1902、 1904、 l卯6，其中保持同極在選定的距離上分隔開并相互面對(duì)，以便產(chǎn)生高梯度或壓縮的磁場(chǎng)。如圖所示，凹形表面是錐形的?？墒褂闷渌篌w為凹形的表面。
圖20是被配置為產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的多極磁體結(jié)構(gòu)2000的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè) 面直徑橫截面圖。磁體結(jié)構(gòu)2000包括具有凸形表面2008、 2010、 2012、 2014的多個(gè)磁體2002、 2004、 2006，其中保持同極在選定的距離上分隔開并相互面對(duì)，以便產(chǎn)生高梯度或壓縮的磁場(chǎng)。如圖所示，凸形表面是弧形的?？墒褂闷渌篌w為凸形的表面。
圖21是被配置為產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的另一多極磁體結(jié)構(gòu)2100的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖。磁體結(jié)構(gòu)包括矩形磁體外殼2102和包含在外殼2102內(nèi)的多個(gè)矩形磁體 2104、 2106、 2108。保持磁體2104、 2106、 2108的同極在選定的距離上分隔開并相互面對(duì)以便產(chǎn)生期望的壓縮磁場(chǎng)。
雙導(dǎo)體或雙金屬線圈的實(shí)施例和/或被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，諸如上述的那些，可有利地用于許多設(shè)備和應(yīng)用中。例如，雙導(dǎo)體或雙金屬線圈的實(shí)施例和/或被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例可用于各種應(yīng)用、聲學(xué)系統(tǒng)和/或控制系統(tǒng)中所使用的各種類型的發(fā)電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)。示例發(fā)電機(jī)包括可被配置為將以寄生方式接收的能量或特定地為轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)。典型的能量源包括動(dòng)力源、熱源、聲源以及射頻源。例如，一些實(shí)施例可將被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)與不同的金屬一起使用以便利用Seebeck效應(yīng)。
以下通過這些設(shè)備和應(yīng)用的說明性示例實(shí)施例來討論許多這樣的示例應(yīng)用。盡管一些實(shí)施例可使用雙導(dǎo)體或雙金屬線圈和被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁體結(jié)構(gòu)，但是其它實(shí)施例可使用雙導(dǎo)體或雙金屬線圈和常規(guī)磁結(jié)構(gòu)或不用磁結(jié)構(gòu)。其它實(shí)施例可使用被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)和常規(guī)線圈或不用線圈。一些實(shí)施例可使用常規(guī)線圈和與本發(fā)明其它方面相結(jié)合的常規(guī)磁結(jié)構(gòu)。
線性發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。線性發(fā)電機(jī)通常具有定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子可相對(duì)于定子被線性驅(qū)動(dòng)以產(chǎn)生電能。例如，在Sagov的美國(guó)專利NO. 6759755 和Cheung等人的美國(guó)專利NO. 6798090中公開了線性發(fā)電機(jī)，此兩者均通過引用結(jié)合于此。線性發(fā)動(dòng)機(jī)通常具有定子和轉(zhuǎn)子，可響應(yīng)于電能的施加而使轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子被線性驅(qū)動(dòng)，其中電能通常采用電信號(hào)的形式。
線性運(yùn)動(dòng)到電功率的轉(zhuǎn)換是復(fù)雜的問題。發(fā)明家們近來使用平面電感器評(píng)測(cè)古典線性位移發(fā)電機(jī)的工作指示了較低的轉(zhuǎn)換效率。例如，參見授權(quán)給Vetorino等人的美國(guó)專利NO. 6220719?；镜膯栴}是功率輸出與磁場(chǎng)導(dǎo)數(shù)的平方是成比例的，且該導(dǎo)數(shù)的量值在常規(guī)設(shè)備中保持較小。類似的問題也出現(xiàn)在電功率到線性運(yùn) 動(dòng)的轉(zhuǎn)換中。
在線性發(fā)電機(jī)中，由線圈相對(duì)于磁結(jié)構(gòu)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的功率輸出與磁場(chǎng)的導(dǎo)數(shù)的平方是成比例的。電壓由線圈繞組中的匝數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度決定。磁結(jié)構(gòu)中的永磁體的形狀、相對(duì)位置和強(qiáng)度可通過產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)來放大該導(dǎo)數(shù)的值。通過使用壓縮磁場(chǎng)，即使對(duì)于相對(duì)低速的機(jī)械位移，也可從這類發(fā)電機(jī)獲得明顯提高的效率。
通過說明性示例(參見以上對(duì)圖13-16以及以下對(duì)圖22-25的描述)提出了與產(chǎn)生
壓縮磁場(chǎng)有關(guān)的原理。
圖22到圖24示出使用被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)2202的一個(gè)實(shí)施例的線性發(fā)電機(jī)2200的一個(gè)實(shí)施例。發(fā)電機(jī)2200包括位于兩個(gè)磁體12和14之間的線圈ll。該線圈可以是常規(guī)線圈或者雙導(dǎo)體或雙金屬線圈。更具體地，發(fā)電機(jī)2200 包括第一磁體12和第二磁體14，其中第一磁體12的一端13具有第一極性，且第二磁體14的一端15具有與第一極性相同的極性。更具體地，在示出的實(shí)施例中，端13是北極且端15也是北極。第二磁體14的端15與第一磁體12的端13間隔開。在示出的實(shí)施例中，端15的表面22 (圖23)大致是平面的，且端13的表面18 大致是平面的。第二磁體14的端面22至少大致與第一磁體12的端面18面對(duì)。
第一磁體12的端13與第二磁體14的端15相比離線圈11的靜止位置更近。在示出的實(shí)施例中，磁體12和14是永磁體。其它實(shí)施例可使用電磁體。注意，穿過線圈11的靜態(tài)磁通量是相當(dāng)大的，如圖22中通過線圈11的等勢(shì)線16的密度所示。穿過磁體12的面18的表面區(qū)域的磁通量是非常大的。穿過在磁體12和14 之間的大致中心20處的平面的磁通量較小。
在圖22中的線圈11的幾何位置和圖23中的線圈所占據(jù)的位置之間存在非常大的負(fù)磁場(chǎng)梯度。因而，即使線圈11 (或者，相反地，磁體)的緩慢物理運(yùn)動(dòng)也將產(chǎn)生大的導(dǎo)數(shù)。在中心20附近前后運(yùn)動(dòng)的線圈11引起了磁通量的巨大變化。即使對(duì)于磁體位置的低速物理位移(空間導(dǎo)數(shù))這也仍然成立。因?yàn)檩敵雠c該導(dǎo)數(shù)的平方成比例，所以將導(dǎo)致發(fā)電量的明顯增加。
如果線圈11在2At的時(shí)間內(nèi)從磁體12的近端面18運(yùn)動(dòng)到磁體14的面22，則磁通量將從+ O^變化到一 O最大。
因而，d(D/dt近似地為
3。最大纏=①最大/At 且其為正值。
這是一個(gè)近似值，因?yàn)閷?duì)于線速度，該導(dǎo)數(shù)的值將由于磁場(chǎng)非線性而在周期At期間變化。
在圖24中示出的實(shí)施例中，線圈11在具有一長(zhǎng)度的核心24的周圍纏繞，且其軸線26沿著該長(zhǎng)度(與圖23中的中心線一致)。在圖19中示出的實(shí)施例中，軸線26與第一磁體12的端13和第二磁體14的端15之間限定的方向垂直。在圖22的實(shí)施例中，第一磁體12的端面18的寬度為W，且核心24的沿軸線26的長(zhǎng)度至少與第一磁體12的端面18的寬度W —樣長(zhǎng)。在示出的實(shí)施例中，第二磁體14的端面22的寬度與端面18的寬度一致。其它的實(shí)施例也是可能的。
在示出的實(shí)施例中，支承線圈11以使其沿著面18和22之間與軸線26大體垂直的路徑在第一磁體12和第二磁體14之間被前后驅(qū)動(dòng)。
在替換實(shí)施例中，如圖25和圖26所示，第一磁體32的端30是南極且第二磁體36的端34也是南極(且端30和34至少大體相互面對(duì))。圖25中示出兩磁體之間的線圈38，但是其它的線圈安排在此處將要描述的發(fā)電機(jī)中也是可能的。
保持磁體分開并使其與來自磁體的排斥力通常所允許的周圍距離相比靠得更近將產(chǎn)生高梯度或壓縮的磁場(chǎng)。這通常導(dǎo)致發(fā)電機(jī)功率輸出的增大。對(duì)于許多實(shí)施例，保持磁體靠得更近直至極限將導(dǎo)致功率輸出的增大。例如，在替換實(shí)施例中，面18和面22之間的距離可等于圖22中示出的距離"a"的兩倍。
圖27是使用被配置為產(chǎn)生高梯度的或壓縮的磁場(chǎng)的磁體結(jié)構(gòu)202的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)電機(jī)200的直徑橫截面圖。例如，圖16到圖21中示出的磁結(jié)構(gòu)的各個(gè)實(shí)施例可用作圖27中示出的磁結(jié)構(gòu)202。發(fā)電機(jī)200包括外殼208，其中磁體結(jié)構(gòu)202被支承以便滑動(dòng)。在示出的實(shí)施例中，盒204具有外柱面且外殼208具有圓柱形內(nèi)表面，后者的直徑比盒204的外柱面的直徑稍大。盒204的外部和外殼208的內(nèi)部可由不同材料制成或涂覆以減小盒204與外殼208之間粘附的可能性。例如，盒204可用不粘附的涂層覆蓋，而外殼208可由ABS塑料制成?？傻玫降氖纠煌牧峡梢苑謩e是Teflon⑧和Lexan②商標(biāo)材料。
發(fā)電機(jī)200還包括端210，例如可以是螺紋端帽，以用于封閉外殼208的開放端。發(fā)電機(jī)200還包括由端210支承的彈簧212，該彈簧被配置為由磁體裝置202選擇性地壓縮并移動(dòng)磁體裝置202使其離開端210。發(fā)電機(jī)200還包括可以是螺紋端帽或僅僅是封閉端的端214，以及被配置為由磁體裝置202選擇性地壓縮并移動(dòng)磁體裝置202使其離開端214的彈簧216。在一些實(shí)施例中，彈簧212、 216可被配置為保持壓縮狀態(tài)。
發(fā)電機(jī)200還包括由外殼所支承的至少一個(gè)線圈218。盡管其它的線圈位置是可能的，但在示出的實(shí)施例中，外殼208具有外表面，該外表面在示出的實(shí)施例中是圓柱形的，且線圈纏繞在外殼208的外表面周圍。線圈218在外208的表面上徑向安置，且磁體組件202被安置在外殼208內(nèi)部。線圈218可通過膠、凹槽、凹口或突起或者通過任何其它期望方法保持在外殼208中以免相對(duì)于外殼縱向運(yùn)動(dòng)，或者可被注塑到外殼中而在外殼的內(nèi)部上得到支承，等等。安置線圈218以使磁結(jié)構(gòu)202產(chǎn)生的壓縮磁場(chǎng)作用于其上。
在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)200作為組件僅在會(huì)受到運(yùn)動(dòng)作用的位置上得到支承。在其它實(shí)施例中，提供機(jī)械鏈接以使作為組件的發(fā)電機(jī)200耦合到運(yùn)動(dòng)。例如，底端214可被耦合到運(yùn)動(dòng)源或移動(dòng)源。在一些實(shí)施例中，可便于周期性維護(hù)。例如，如果需要，頂端210是可移除的以便清潔或維護(hù)或替換磁體。一些實(shí)施例是不需要維護(hù)的。例如，電池中使用的發(fā)電機(jī)200的實(shí)施例(見圖 33-35)可被設(shè)計(jì)為維持至該電池的使用期限而不需周期性維護(hù)。例如，在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)200可被抽空并密封。
在一些實(shí)施例中，在期望應(yīng)用中提供加速度計(jì)并且確定運(yùn)動(dòng)的頻率常數(shù)。隨后定制彈簧的彈簧常數(shù)和磁體的質(zhì)量，以使得當(dāng)存在可用的能量時(shí)磁體組件 202在外殼208中共振。
圖28示出發(fā)電機(jī)300，除了使用多個(gè)線圈之外，該發(fā)電機(jī)類似于發(fā)電機(jī) 200。發(fā)電機(jī)300具有被配置為產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)或組件302。被配置為產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)的多極磁結(jié)構(gòu)，諸如圖16和圖18到圖21中示出的磁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，可被有利地用作發(fā)電機(jī)300的實(shí)施例中的磁結(jié)構(gòu)302。磁體結(jié)構(gòu)302包括盒304。
發(fā)電機(jī)300還包括外殼332，其中磁體結(jié)構(gòu)302被支承以便線性運(yùn)動(dòng)。在示出的實(shí)施例中，盒304具有外柱面且外殼332具有圓柱形內(nèi)表面，后者的直徑比盒304的外柱面的直徑稍大。發(fā)電機(jī)300還包括端334，例如該端可以是螺紋端帽，以用于封閉外殼332的開放端。發(fā)電機(jī)300還包括由端334支承的彈簧346。彈簧346被配置為由磁體裝置302選擇性地壓縮并移動(dòng)磁體裝置302離開端334。發(fā)電機(jī)300還包括可以是螺紋端帽或僅僅是封閉端的端338，以及被安排為由磁體裝置302選擇性地壓縮的彈簧340。彈簧340被安排為移動(dòng)磁體裝置302離開端338。
發(fā)電機(jī)300還包括第一線圈336，該第一線圈336相對(duì)于各磁體受到支承以使得各磁體的至少一對(duì)相對(duì)端的磁場(chǎng)選擇性地作用于其上，但是各磁體的另外各對(duì)相對(duì)端的磁場(chǎng)也可能作用于其上，這取決于磁體組件302的運(yùn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)300還包括第二線圈342，該第二線圈342相對(duì)于各磁體受到支承以使得各磁體的至少一對(duì)相對(duì)端的磁場(chǎng)選擇性地作用于其上，但是各磁體的另外各對(duì)相對(duì)端的磁場(chǎng)也可能作用于其上，這取決于磁體組件302的運(yùn)動(dòng)。在示出的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)300還包括第三線圈344，該第三線圈344相對(duì)于各磁體受到支承以使得各磁體的至少一對(duì)相對(duì) 端的磁場(chǎng)選擇性地作用于其上，但是各磁體的另外各對(duì)相對(duì)端的磁場(chǎng)也可能作用于其上，這取決于磁體組件302的運(yùn)動(dòng)?？墒褂萌魏螖?shù)量的線圈?？墒褂么朋w的任意對(duì)相對(duì)端來作用于一個(gè)或多個(gè)線圈。
圖29示出使用磁結(jié)構(gòu)和雙導(dǎo)體或雙金屬線圈的系統(tǒng)2900的一個(gè)實(shí)施例，其中磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮的或高梯度的磁場(chǎng)。圖30是圖29的系統(tǒng)2900沿線30-30 取得的直徑側(cè)面橫截面圖。圖30并不相對(duì)于圖29按比例繪制，且圖30省略了一些細(xì)節(jié)以便于說明。系統(tǒng)2卯0包括轉(zhuǎn)子2902，該轉(zhuǎn)子包括一個(gè)或多個(gè)雙金屬線圈 2卯4。每個(gè)雙金屬線圈2904包括導(dǎo)電繞組2903和導(dǎo)磁繞組2905。圖2-3和圖5-11 中示出的雙金屬線圈的實(shí)施例可有利地用于圖29中示出的系統(tǒng)2900的實(shí)施例中。一些實(shí)施例可包括常規(guī)線圈和被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)。其它實(shí)施例可包括雙金屬線圈和常規(guī)磁結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)2900還包括定子2906，該定子包括磁體支承件2908和多個(gè)永磁體2910、 2912、2914。該多個(gè)磁體的第一磁體2910耦合到磁體支承件2908的中心部分2916。定向第一磁體2910使得它的兩極2918、2920面對(duì)轉(zhuǎn)子2902的內(nèi)圓周2922的相對(duì) 兩側(cè)。該多個(gè)磁體中的第二磁體2912耦合到磁體支承件2908的第一外部2924。定向第二磁體2912使其一極2926面對(duì)第一磁體2910的同極2918。如圖所示，同極2918、 2926分別是第一和第二永磁體2910、 2912的南極。該多個(gè)磁體中的第三磁體2914耦合到磁體支承件2908的第二外部2928。定向第三磁體2914使其一極 2930面對(duì)第一磁體2910的同極2920。如圖所示，同極2920、 2930分別是第一和第三永磁體2910、 2914的北極。安置磁體2910、 2912、 2914使得產(chǎn)生多個(gè)壓縮磁場(chǎng)。在示出的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子2902耦合到機(jī)械傳輸系統(tǒng)2934。在一些實(shí)施例中，磁體支承件2908可以是轉(zhuǎn)子的一部分，而雙金屬線圈2904可以是定子的一部分。
如所示，系統(tǒng)2900包括耦合器2950用于將線圈2904耦合到電力網(wǎng)2952。為清楚起見省略了線圈2904和耦合器2950之間的電連接2954的細(xì)節(jié)。例如，耦合到導(dǎo)電繞組2903的總線系統(tǒng)可用作線圈2904和耦合器2950之間的電連接2954。耦合器2950可包括控制和/或調(diào)節(jié)模塊(未示出)。
在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)2卯0可被配置為用作發(fā)電機(jī)。在這種實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)2934向轉(zhuǎn)子2902施加的力可使轉(zhuǎn)子2902相對(duì)于定子2906旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2902相對(duì)于定子2906沿著由虛線B-B示出的軸線2932旋轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)2900可產(chǎn)生三相交流電。
在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)2900可被配置為用作馬達(dá)。在這種實(shí)施例中，施加到線圈2904的電信號(hào)可使轉(zhuǎn)子2902相對(duì)于定子2906旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2902相對(duì)于定子2906沿著由虛線B-B示出的軸線2932旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子2902向機(jī)械傳輸系統(tǒng)2934施加力。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)2900可被配置為選擇性地用作馬達(dá)或用作發(fā)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)2900可被有利地配置為在期望的電壓電平、期望的電壓范圍和/或期望頻率下工作。例如，系統(tǒng)2卯0可被配置為產(chǎn)生50/60Hz 110-120伏特AC、 50/60Hz 220-240伏特AC、 50/60Hz 10kV AC 或50/60Hz 100kV。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)2900可被配置為產(chǎn)生交流電和/或直流電。
圖31示出系統(tǒng)3100的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面橫截面圖，其中該系統(tǒng)使用雙導(dǎo) 體或雙金屬線圈700和被配置為產(chǎn)生壓縮的、高梯度的磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)202。為了方便起見，將相對(duì)于圖7到圖9中示出的雙金屬線圈700以及圖17中示出的磁結(jié)構(gòu)202來描述系統(tǒng)3100。雙金屬線圈和被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu) 的其它實(shí)施例也可用于系統(tǒng)3100的實(shí)施例中。
為了便于說明，圖31并不一定按比例繪制。雙金屬線圈700包括具有上表面 704的絕緣材料層702。例如，絕緣材料層702可包括集成電路板、襯底或者絕緣薄膜或薄片。市場(chǎng)上可買到的絕緣材料是以Mylar⑧商標(biāo)銷售的。導(dǎo)電跡線706在絕緣材料層702的上表面704上形成。導(dǎo)電跡線706可包括任何合適的導(dǎo)電材料，如銅、鋁、金和銀以及合金?？墒褂靡陨详P(guān)于圖2的導(dǎo)電繞組204所討論的材料。可使用在襯底上形成跡線的公知技術(shù)，諸如在RFID設(shè)備和天線方面使用的那些。絕緣材料層702具有開口 708，磁結(jié)構(gòu)202可移動(dòng)穿過該開口。懸掛系統(tǒng)714的上部712耦合到磁結(jié)構(gòu)202且耦合到絕緣材料層702的上表面704。絕緣材料層702具有下表面716。導(dǎo)磁跡線718在絕緣材料層702的下表面716 上形成。導(dǎo)磁跡線718可包括任何合適的導(dǎo)磁材料，如鎳、鎳/鐵合金、鎳/錫合金、鎳/銀合金?？墒褂靡陨详P(guān)于圖2的導(dǎo)磁繞組206所討論的材料?？墒褂?在襯底上形成跡線的公知技術(shù)，諸如在RFID設(shè)備和天線方面使用的那些。懸掛系統(tǒng)714的下部720耦合到磁結(jié)構(gòu)202且耦合到絕緣材料層702的下表面 716。懸掛系統(tǒng)714耦合到可任選的機(jī)械傳輸系統(tǒng)3102。
在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)3100可被配置為用作發(fā)電機(jī)。在這種實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)3102向懸掛系統(tǒng)714施加的機(jī)械力可使磁結(jié)構(gòu)202相對(duì)于雙金屬線圈700線性地運(yùn)動(dòng)，這可使該設(shè)備產(chǎn)生電流。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)3100 可被配置為用作馬達(dá)。在這種實(shí)施例中，施加到雙金屬線圈700的電信號(hào)可使磁結(jié)構(gòu)202相對(duì)于雙金屬線圈700線性地運(yùn)動(dòng)，這可使懸掛系統(tǒng)714向機(jī)械傳輸系統(tǒng)3102施加機(jī)械力。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)3100可被配置為選擇性地用作馬達(dá)或用作發(fā)電機(jī)。
圖32示出系統(tǒng)3200的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面橫截面圖，其中該系統(tǒng)使用雙導(dǎo) 體或雙金屬線圈1100和被配置為產(chǎn)生壓縮的、高梯度的磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)1604。為了方便起見，將相對(duì)于圖11中示出的雙金屬線圈1100和圖16中示出的磁結(jié)構(gòu)1604來描述系統(tǒng)3200。雙金屬線圈和被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)的其它實(shí)施例也可用于系統(tǒng)3200的實(shí)施例中。
為了便于說明，圖32并不一定按比例繪制。雙金屬線圈IIOO包括多個(gè)絕緣層 1102。導(dǎo)電材料跡線1106在該多個(gè)絕緣層1102的選定表面1130、 1132、 1134、 1136上形成。導(dǎo)磁材料跡線1118在該多個(gè)絕緣層1102的選定表面1138、 1140上形成。懸掛系統(tǒng)1114將磁結(jié)構(gòu)1900可移動(dòng)地懸掛于該多個(gè)絕緣材料層1102的開口 1108中。如所示，雙金屬線圈IIOO包括三個(gè)絕緣材料層1102?？墒褂幂^少或附加的層1102。另夕卜，在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電材料跡線1106和導(dǎo)磁材料跡線1118 可按不同的圖案在絕緣材料層1102的選定表面上形成。例如，導(dǎo)電材料跡線1106 和導(dǎo)磁材料跡線1118可在絕緣材料層的交替表面上形成。在另一示例中，導(dǎo)電材料跡線1106和導(dǎo)磁材料跡線1118可在絕緣材料層1102的同一表面上或在絕緣材料層的每個(gè)表面上形成。各個(gè)絕緣材料層1102上的跡線可相互耦合。懸掛系統(tǒng)1114 耦合到可任選的機(jī)械傳輸系統(tǒng)3202。
在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)3200可被配置為用作發(fā)電機(jī)。在這種實(shí)施例中，機(jī)械傳輸系統(tǒng)3202向懸掛系統(tǒng)1114施加的機(jī)械力可使磁結(jié)構(gòu)l卯O相對(duì)于雙金屬線圈 IIOO線性地運(yùn)動(dòng)，這可使該系統(tǒng)產(chǎn)生電流。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)3200可被配置為產(chǎn)生交流電和/或直流電。在一些實(shí)施例中，該設(shè)備系統(tǒng)可被配置為用作馬達(dá)。在這種實(shí)施例中，施加到雙金屬線圈1100的電信號(hào)可使磁結(jié)構(gòu)1900相對(duì)于雙金屬線圈1100線性地運(yùn)動(dòng)，這可使懸掛系統(tǒng)1114向機(jī)械傳輸系統(tǒng)3202施加機(jī)械力。在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)3200可被配置為選擇性地用作馬達(dá)或用作發(fā)電機(jī)。
電池技術(shù)是一個(gè)示例應(yīng)用，其中雙金屬線圈和/或被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)的實(shí)施例可被有利地使用，這將用有限數(shù)量的示例進(jìn)行說明。
圖33是電池100的一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖，該電池100包括盒102、發(fā)電機(jī)104、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106、控制模塊108、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110和接觸端子112及114。如圖所示，剖開盒102以便于說明電池100的其它組件。盒102 包含發(fā)電機(jī)104、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106、控制模塊108和第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110。接觸端子112、 114被分別安裝在電池100的盒102的頂部116和底部118。
盒102可包括外部盒屏蔽120，該屏蔽可以是磁屏蔽和/或電屏蔽。例如，盒屏蔽120可包括一層錫箔，一層磁屏蔽材料，如鎳、鎳/鐵合金、鎳/錫合金、鎳/銀合金、鎳/鐵/銅/鉬合金，這些也可采用箔的形式。例如，這種箔層的厚度可在 0.002-0.004英寸的范圍內(nèi)。市場(chǎng)上可買到的磁屏蔽材料有若干商標(biāo)的磁屏蔽材料，包括MuMeta1⑧、Hipernom 、 HyMu80⑧和Permalloy 。
在一些實(shí)施例中，盒102和接觸端子112、 114可釆用常規(guī)電池的那些盒與接觸端子的外部配置，如AA-cell、 AAA陽(yáng)cell、 C-cell、 D-cell、 9-伏特電池、手表電池、起搏器電池、蜂窩式電話電池、計(jì)算機(jī)電池以及其它標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn) 電池配置。電池100的實(shí)施例可被配置為提供期望的電壓電平，包括例如1.5 伏特、3.7、 7.1、 9-伏特以及其它標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)電壓。各實(shí)施例可被配置為提供直流電和/或交流電。
發(fā)電機(jī)104將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能。如所示，發(fā)電機(jī)104是一個(gè)線性發(fā)電機(jī)，其包括雙金屬線圈122、磁結(jié)構(gòu)124和懸掛系統(tǒng)126。如圖所示，雙金屬線圈 122包括導(dǎo)電繞組121和導(dǎo)磁繞組123。如圖所示，懸掛系統(tǒng)126包括磁結(jié)構(gòu) 載具導(dǎo)軌(carrier guide) 128、在其一端132耦合到磁結(jié)構(gòu)124的第一彈簧130、耦合到第一彈簧130的另一端136的第一排斥磁體134、在其一端140耦合到磁結(jié)構(gòu)124的第二彈簧138以及耦合到第二彈簧138的另一端144的第二排斥磁體142。懸掛系統(tǒng)126便于磁結(jié)構(gòu)124響應(yīng)于電池的運(yùn)動(dòng)而相對(duì)于線圈122 沿著軸線A-A運(yùn)動(dòng)。磁結(jié)構(gòu)124相對(duì)于線圈122的運(yùn)動(dòng)在線圈122中產(chǎn)生電流。例如，懸掛系統(tǒng)126可包括不銹鋼彈簧，如304或316不銹鋼彈簧。例如，磁結(jié)構(gòu)124可包括諸如釹-鐵-硼永磁體之類的一個(gè)或多個(gè)稀土磁體、一個(gè)或多個(gè) 陶質(zhì)磁體、一個(gè)或多個(gè)塑料磁體或者一個(gè)或多個(gè)其它的磁體。例如，排斥磁體 132、 142可包括一個(gè)或多個(gè)稀土磁體、一個(gè)或多個(gè)陶質(zhì)磁體、一個(gè)或多個(gè)塑料磁體或者一個(gè)或多個(gè)其它的磁體。如圖所示，載具導(dǎo)軌128包括繞組架146，該繞組架上纏繞有線圈122的一個(gè)或多個(gè)繞組。在一些實(shí)施例中，可使用獨(dú)立的繞組架。懸掛系統(tǒng)126被配置為允許磁結(jié)構(gòu)124通過并完全離開由線圈122 的頂部150和底部152所限定的區(qū)域148。彈簧130、 138通常被配置為處于負(fù)載狀態(tài)。
第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106被配置為存儲(chǔ)由發(fā)電機(jī)104產(chǎn)生的電能。在一個(gè)實(shí) 施例中，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106能夠在很少的調(diào)節(jié)或不需調(diào)節(jié)的情況下存儲(chǔ)由發(fā)電機(jī)104產(chǎn)生的電能。在其它實(shí)施例中，在將電能存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備 106之前可對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，如以下通過示例所討論的。例如，第一能量存儲(chǔ)設(shè) 備106可包括一個(gè)或多個(gè)超級(jí)電容器。為便于說明，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106被示為功能塊。
控制模塊108控制電池100內(nèi)的能量傳輸?？刂颇K108通常包括整流器，其被示為全橋式整流器109。例如，控制模塊108可被配置為控制電池100的各組件之間的能量傳輸，諸如發(fā)電機(jī)104、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110以及接觸端子112及114。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊108還可控制從發(fā)電機(jī)104到第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊108控制被存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106中的能量向第二能量存儲(chǔ)設(shè)備 110的傳輸。例如，控制模塊108可限制從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106流向第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110的電流。在另一示例中，控制模塊108可停止從第一能量存儲(chǔ) 設(shè)備106到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110的能量傳輸，以避免過度充電第二能量存儲(chǔ) 設(shè)備IIO。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊108可被配置為停止能量向第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106的傳輸，以避免過度充電第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊108可被配置為控制從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106到接觸端子112、 114 的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊可被配置為控制從發(fā)電機(jī)到接觸端子 112、 114的能量傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊108還可被配置為檢測(cè)、控制、允許、接受、調(diào)整和/或便于從諸如常規(guī)電池充電器(未示出)或環(huán)境能量源之類的外部電能源對(duì)第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106和/或第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110的充電。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊108被配置為在傳輸期間調(diào)節(jié)能量。以下將在圖37和圖38的描述中更詳細(xì)地討論兩個(gè)示例性實(shí)施例中控制模塊108的操作。
控制模塊108可按各種各樣的方式實(shí)現(xiàn)，包括作為組合的控制系統(tǒng)或者作為獨(dú)立子系統(tǒng)。控制模塊108可被實(shí)現(xiàn)為分立電路、一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù) 字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)等，或可被實(shí)現(xiàn)為被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并由控制器執(zhí)行的一系列指令，或者以上的各種組合。在一些實(shí)施例中，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106可被集成到控制模塊108中。
第二能量存儲(chǔ)設(shè)備HO被配置為在控制模塊108的控制下存儲(chǔ)從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備106傳輸?shù)碾娔堋＠?，第二能量存?chǔ)設(shè)備IIO可包括一個(gè)或多個(gè)常
規(guī)電池，諸如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鋰聚合物電池或鋰離子電池、鈉/硫電池或任何合適的可再充電能量存儲(chǔ)設(shè)備。
接觸端子112、 114提供用于傳輸電能到電池100和/或從電池100傳輸電能的通路。接觸端子112、 114可由任何導(dǎo)電材料制成，例如金屬材料，諸如銅、用銀或錫涂覆的銅、鋁、金等。接觸端子112、 114耦合到控制模塊108。在一些實(shí)施例中，接觸端子112、 114可被耦合到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備110，而不是直接耦合到控制模塊108。如圖所示，接觸端子U2、 114的物理配置類似于常規(guī)C-cdl電池的接觸端子。如上所述，可使用其它的配置。接觸端子U2、 114被配置為允許電池100可被容易地安裝到外部設(shè)備中或從外部設(shè)備移除，如收音機(jī)、蜂窩式電話或定位系統(tǒng)。接觸端子112、 114可使用磁屏蔽。
作為電池100的運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，能量可被存儲(chǔ)在電池100中。例如，如果磁結(jié)構(gòu)124相對(duì)于線圈122是在中間的且電池100向下運(yùn)動(dòng)，則磁結(jié)構(gòu)124可響應(yīng)于電池100的向下運(yùn)動(dòng)而相對(duì)于線圈122向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁結(jié)構(gòu)124通過線圈 150頂部以上時(shí)，其相對(duì)向上的運(yùn)動(dòng)將在線圈122中產(chǎn)生電流。當(dāng)磁結(jié)構(gòu)124 接近第一排斥磁體134時(shí)，第一彈簧130和第一排斥磁體134將向磁體結(jié)構(gòu)124 施加向下力。響應(yīng)于該向下力，磁體結(jié)構(gòu)124可相對(duì)于線圈122開始向下運(yùn)動(dòng)。它可通過中點(diǎn)151，即150和152之間大約中間的位置，并再次通過線圈122，從而當(dāng)其通過線圈152的底部以下時(shí)產(chǎn)生額外的電流。當(dāng)磁結(jié)構(gòu)124接近第二排斥磁體142時(shí)，第二彈簧138和第二排斥磁體142將向磁結(jié)構(gòu)124施加向上力。如果向上力足夠大，磁結(jié)構(gòu)124將再次通過線圈122，并產(chǎn)生額外的電流。該運(yùn)動(dòng)可按前后擺動(dòng)的方式繼續(xù)，直至懸掛系統(tǒng)126中沒有足夠的能量來繼續(xù) 使磁結(jié)構(gòu)124相對(duì)于線圈122運(yùn)動(dòng)。
在一些實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)126以增大從預(yù)期能量源產(chǎn)生的電能。例如，如果電池IOO將經(jīng)常處于由已知速度或速率的個(gè)體走動(dòng)或跑動(dòng)提供能量的環(huán)境中，可將懸掛系統(tǒng)126調(diào)節(jié)到該速度或速率。因而，電池可被配置為充分地使預(yù)期會(huì)由慢跑者產(chǎn)生的能量到電能的轉(zhuǎn)換最大化。在另一示例中，如果電池IOO將經(jīng)常地遭受汽車中的停止和前進(jìn)或者飛行或地面交通工具的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，則可調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)126以使該環(huán)境的能量到電能的轉(zhuǎn)換最大化。在另一示例中，如果電池將用于經(jīng)常遭受流體波的環(huán)境中，諸如水波或海浪，或風(fēng)，則可調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)以使該環(huán)境的能量到電能的轉(zhuǎn)換最大化。在另一示例中，如
38果電池將經(jīng)常遭受振動(dòng)，例如在運(yùn)動(dòng)的交通工具中，則可調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)以使從這些振動(dòng)接收到的能量到電能的轉(zhuǎn)換最大化。例如，可通過更改任何排斥磁體的強(qiáng)度、調(diào)整諸如彈簧之類的任何排斥設(shè)備中的張力、使用多個(gè)機(jī)械排斥設(shè)備 (見圖36)、更改磁結(jié)構(gòu)行進(jìn)路徑的長(zhǎng)度或各種更改的組合來調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)。可以使用其它的懸掛系統(tǒng)，例如將發(fā)電機(jī)定向在電池內(nèi)不同方向上的懸掛系
統(tǒng)。懸掛系統(tǒng)126可以是用萬向架固定的和/或可使用回轉(zhuǎn)原理來定向發(fā)電機(jī)以
便于能量到電能的最佳轉(zhuǎn)換。可使用電池內(nèi)具有不同定向的多個(gè)發(fā)電機(jī)且可使用多個(gè)電池配置。
在一些實(shí)施例中，可使用其它的發(fā)電機(jī)配置，如徑向、旋轉(zhuǎn)、塞貝克
(Seebeck)、聲、熱或射頻發(fā)電機(jī)。在一些實(shí)施例中，可使用其它的懸掛系統(tǒng)，諸如其中發(fā)電機(jī)104可相對(duì)于盒102運(yùn)動(dòng)以最大程度地利用各種可用形式的能量的懸掛系統(tǒng)。例如，發(fā)電機(jī)104可被配置為在電池盒102中旋轉(zhuǎn)，以使其自身與運(yùn)動(dòng)的軸線對(duì)準(zhǔn)。在另一示例中，懸掛系統(tǒng)126可被配置為允許線圈122 相對(duì)于磁結(jié)構(gòu)124運(yùn)動(dòng)。
圖34是電池200的另一個(gè)實(shí)施例的直徑橫截面圖，其中該電池包括盒202、發(fā)電機(jī)204、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206、控制模塊208、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210、第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211和接觸端子212及214。如圖所示，剖開盒202以便于說明電池200的其它組件。盒202包含發(fā)電機(jī)204、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206、控制模塊208、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211。接觸端子212、 214被分別安裝在電池200的盒202的頂部216和底部218。盒202可包括外部盒屏蔽220，該屏蔽可以是磁屏蔽和/或電屏蔽。在一些實(shí)施例中，盒202和接觸端子212、 214 可采用常規(guī)電池的那些盒與接觸端子的配置，如AA-cell、 AAA-cdl、 C-cell、 D-cdl、 9-伏特電池、手表電池、起搏器電池、蜂窩式電話電池、計(jì)算機(jī)電池以及其它標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)電池配置。電池200的實(shí)施例可被配置為提供期望的電壓電平，如以上關(guān)于圖33中示出的實(shí)施例所討論的。例如，可通過改變線圈122 的繞組(例如，見圖36中的線圈402的繞組410)中的匝數(shù)來更改電壓電平。
發(fā)電機(jī)204將接收到的能量轉(zhuǎn)換成電能。如圖所示，發(fā)電機(jī)204是一個(gè)線性發(fā)電機(jī)，其包括線圈222、磁結(jié)構(gòu)224和懸掛系統(tǒng)226。例如，發(fā)電機(jī)204 可如以上關(guān)于圖33中示出的發(fā)電機(jī)104所述的那樣操作。
第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206被配置為存儲(chǔ)由發(fā)電機(jī)204產(chǎn)生的電能。在一個(gè)實(shí) 施例中，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206能夠在很少的調(diào)節(jié)或不需調(diào)節(jié)的情況下存儲(chǔ)由發(fā)電機(jī)204產(chǎn)生的電能。例如，第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206可包括一個(gè)或多個(gè)超級(jí)
電容器。
控制模塊208控制電池200的各個(gè)組件之間的能量傳輸，諸如發(fā)電機(jī)204、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210、第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211和接觸端子212及214。例如，控制模塊208可控制被存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206 中的能量到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210以及到第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211的傳輸。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊208還可控制從發(fā)電機(jī)204到第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206的能量傳輸。例如，控制模塊208可限制從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206流向第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210以及流向第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211的電流。在另一示例中，控制模塊208可停止從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210以及到第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211的能量傳輸，以避免過度充電第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211。在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊208可被配置為檢測(cè)、控制、允許和/或便于從與接觸端子212、 214耦合的外部電能源(未示出)對(duì)第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和/或第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211充電。
控制模塊208可按各種各樣的方式實(shí)現(xiàn)。例如，控制模塊可如以上對(duì)圖33的控制模塊108的描述中所述的那樣來實(shí)現(xiàn)。
第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211被配置為在控制模塊208 的控制下存儲(chǔ)從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備206傳輸?shù)碾娔?。例如，第二能量存?chǔ)設(shè)備 210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211可包括常規(guī)可再充電電池，諸如鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鋰聚合物電池或鋰離子電池、其它能量存儲(chǔ)設(shè)備或各種能量存儲(chǔ)設(shè)備的組合。第二和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備可耦合到控制模塊208，例如獨(dú)立地、以串聯(lián)方式或以并聯(lián)方式。如圖所示，第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ) 設(shè)備211是洗衣機(jī)(washer)形狀的，懸掛系統(tǒng)226延伸到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備 210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211的空心209、 213中。如所示，第二能量存儲(chǔ)設(shè)備 210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211在第一接觸端子212和第二接觸端子214之間以串聯(lián)方式連接且以串聯(lián)方式連接到控制模塊208。一些實(shí)施例可使用不同的金屬以利用Seebeck效應(yīng)。
接觸端子212、 214提供用于傳輸電能到電池200以及從電池200傳輸電能的通路。接觸端子212、 214可由任何導(dǎo)電材料制成，例如金屬材料，諸如銅、用銀或錫涂覆的銅、鋁、金等。接觸端子212、 214耦合到第二能量存儲(chǔ) 設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211。第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211可按并聯(lián)或串聯(lián)方式耦合到接觸端子。在一些實(shí)施例中，接觸端子212、
214可耦合到控制模塊208，而不是直接耦合到第二能量存儲(chǔ)設(shè)備210和第三能量存儲(chǔ)設(shè)備211。如所示，接觸端子212、 214具有常規(guī)C-cdl電池的接觸端子的物理配置。如上所述，可使用其它的配置。接觸端子212、 214通常被配置為允許電池200可被容易地安裝到外部設(shè)備中或從外部設(shè)備移除，如收音機(jī)、蜂窩式電話或定位系統(tǒng)。接觸端子212、 214可使用磁屏蔽。
作為電池200的運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，能量可被存儲(chǔ)在電池200中。例如，可按與以上關(guān)于圖33所討論的示例類似的方式將能量轉(zhuǎn)換成存儲(chǔ)的能量。
如上所述，在一些實(shí)施例中，可調(diào)節(jié)懸掛系統(tǒng)226以使從預(yù)期的動(dòng)能源產(chǎn) 生的電能最大化。
在一些實(shí)施例中，可使用其它的發(fā)電機(jī)配置，例如旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。在一些實(shí) 施例中，可使用其它的懸掛系統(tǒng)，例如其中發(fā)電機(jī)204可相對(duì)于盒202運(yùn)動(dòng)以最大程度地利用可用動(dòng)能的懸掛系統(tǒng)。例如，發(fā)電機(jī)204可被配置為在電池盒 202中旋轉(zhuǎn)，以使其自身與運(yùn)動(dòng)的軸線對(duì)準(zhǔn)。在另一示例中，懸掛系統(tǒng)226可被配置為允許線圈222相對(duì)于磁結(jié)構(gòu)224運(yùn)動(dòng)。
圖35是電池300的另一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面截面圖，該電池包括盒302、發(fā)電機(jī)304、第一能量存儲(chǔ)設(shè)備306、控制模塊308、第二能量存儲(chǔ)設(shè)備310和接觸端子312及314。電池300的配置與圖33中示出的電池100的配置不同，但是電池 300的操作通常與圖33中示出的電池100的操作類似。接觸端子312、 314可由任何導(dǎo)電材料制成，例如金屬材料，諸如銅、用銀或錫涂覆的銅、鋁、金等。在一些實(shí)施例中，接觸端子312、 314可被包含于連接器內(nèi)，諸如塑料連接器。
圖36是適于在例如圖33到圖35中示出的實(shí)施例中使用的發(fā)電機(jī)400的直徑橫截面圖。其它的發(fā)電機(jī)和/或設(shè)備可用于圖33到圖35中示出的實(shí)施例中，例如圖22-32中示出的實(shí)施例。發(fā)電機(jī)包括線圈402、被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng) 的磁結(jié)構(gòu)404 (例如，見圖15到圖21)和懸掛系統(tǒng)406。懸掛系統(tǒng)406被配置為允許磁結(jié)構(gòu)404在兩個(gè)方向上都能完全通過線圈402。如圖所示，發(fā)電機(jī)400 是線性發(fā)電機(jī)。
線圈402包括圓柱形繞組架408和一個(gè)或多個(gè)繞組410。如所示，繞組架 408與懸掛系統(tǒng)406的載具導(dǎo)軌409結(jié)合。如圖所示，線圈402包括單個(gè)繞組 410。繞組410可包括任何導(dǎo)電且基本上不導(dǎo)磁的材料，例如銅、鋁、金和銀以及合金。繞組410通常用絕緣材料411覆蓋。在一些實(shí)施例中，可使用包括
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導(dǎo)磁和/或不導(dǎo)磁材料的附加繞組(例如，見圖2-11)。例如，繞組410可以是
固體材料或可由絞合線組成。在一些實(shí)施例中可使用材料薄片。例如，可在繞
組架408的周圍纏繞包括銅層和Mylar⑧層的薄片。
磁結(jié)構(gòu)404包括多個(gè)被包含在圓柱形磁體外殼418內(nèi)的永磁體412、 414、 416。盡管示出的實(shí)施例使用三個(gè)永磁體412、 414、 416，但是發(fā)電機(jī)400的其它實(shí)施例可使用不同數(shù)量的永磁體，諸如兩個(gè)永磁體、四個(gè)永磁體或幾百個(gè)永磁體。所示出的永磁體412、 414、 416是盤狀的，但是可使用其它的形狀。例如，可使用矩形的(例如，正方形)、球形的或者橢圓形的磁體。類似地，磁體的面不需要是平坦的。例如，可使用凸起的、凹入的、放射狀的、錐形的或者菱形的面。可使用形狀和面的各種組合。在一些實(shí)施例中，可使用電磁體。磁體外殼418的內(nèi) 部420和永磁體412、 414、 416的外部422、 424、 426是帶螺紋的，使得永磁體 412、 414、 416可在磁體外殼418內(nèi)相對(duì)彼此固定?？墒褂闷渌亩ㄎ粰C(jī)構(gòu)，諸如抽頭、隔離件、膠或定位機(jī)構(gòu)的組合。
安置磁體412、 414、 416并使其彼此分開，將這些磁體安排為使得相鄰永磁體中的相同極性的極相互面對(duì)。例如，第一永磁體412的N極428面對(duì)第二永磁體 414的N極430，且第二永磁體414的S極432面對(duì)第三永磁體416的S極434。另外，保持磁體412、 414、 416靠得足夠近以形成壓縮磁場(chǎng)(見圖15和圖16的討論)。在一些實(shí)施例中，永磁體412、 414、 416之間的空間436、 438基本上用材料437填充，該材料可包括諸如空氣之類的氣體。在一些實(shí)施例中，材料437可包括其它實(shí)質(zhì)上非磁性且實(shí)質(zhì)上非傳導(dǎo)的物質(zhì)，諸如含氟聚合物樹脂或塑料。在一些實(shí)施例中，磁結(jié)構(gòu)可被抽空并密封。
如上所述，諸如磁結(jié)構(gòu)404之類的磁結(jié)構(gòu)中的永磁體的形狀、位置和強(qiáng)度可通過產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)來提高發(fā)電機(jī)400的效率。從第一永磁體412的頂部442到第三永磁體416的底部444的長(zhǎng)度440與繞組架408的內(nèi)徑448的長(zhǎng)度446的比率也影響響應(yīng)于磁結(jié)構(gòu)404相對(duì)于線圈402的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的電流?？墒褂酶咚褂?jì)(未示出) 確定永磁體412、 414、 416的最佳強(qiáng)度和位置以及永磁體的數(shù)量和長(zhǎng)度440。
也可考慮其它設(shè)計(jì)因素，諸如重量和減小電磁場(chǎng)的外部影響以及來自外部電磁
場(chǎng)的影響。在附加設(shè)計(jì)因素的另一個(gè)示例中，繞組架408的全長(zhǎng)450和懸掛系統(tǒng)中的磁結(jié)構(gòu)404的運(yùn)動(dòng)范圍可影響發(fā)電機(jī)400的穩(wěn)定性。在一個(gè)實(shí)驗(yàn)性實(shí)施例中，第一磁體412和第三磁體416的強(qiáng)度為450高斯，第二磁體的強(qiáng)度為900高斯，且永磁體412、 414、 416以2mm分隔開。確定期望間距的因素包括磁性B-場(chǎng)強(qiáng)度。排斥磁體460、 462的強(qiáng)度均為600高斯。在另一實(shí)驗(yàn)性實(shí)施例中，第一磁體412、第二磁體414和第三磁體416的強(qiáng)度為12600高斯，且永磁體412、 414、 416以 4-5mm分隔開。排斥磁體460、 462的強(qiáng)度均為9906高斯。這產(chǎn)生強(qiáng)度約為16800 高斯的高梯度磁場(chǎng)。
載具導(dǎo)軌409的內(nèi)部452和磁體外殼418的外部454可由不同材料制成或覆蓋以減小繞組架408與磁體外殼418之間粘附的可能性。例如，載具導(dǎo)軌409可用不粘附的涂層覆蓋，而磁體外殼418可由ABS塑料制成?？傻玫降氖纠煌牧峡?以分別是Teflon⑧和Lexan⑧商標(biāo)的材料。磁外殼418還包括第一螺紋端帽456 和第二螺紋端帽458。
懸掛系統(tǒng)406包括第一排斥永磁體460和第二排斥永磁體462，它們相對(duì) 于線圈402固定在磁結(jié)構(gòu)404的運(yùn)動(dòng)軸線464上。安置第一排斥磁體460使得第一排斥磁體460的同極與磁結(jié)構(gòu)404中最近的永磁體412的同極面對(duì)。如所示，第一排斥磁體460的S極466面對(duì)磁結(jié)構(gòu)404的第一永磁體412的S極468。類似地，安置第二排斥磁體462使得第二排斥磁體462的同極與磁結(jié)構(gòu)404中最近的永磁體416的同極面對(duì)。如所示，第二排斥磁體462的N極470面對(duì)磁結(jié)構(gòu)404的第三永磁體416的N極472。這種安排提高了發(fā)電機(jī)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率且減小了磁結(jié)構(gòu)404在懸掛系統(tǒng)406中失速的可能性。
懸掛系統(tǒng)406還包括第一彈簧474、第二彈簧476、第三彈簧478和第四彈簧480。第一彈簧474耦合到第一排斥磁體460并耦合到磁結(jié)構(gòu)404的第一帽456。第一彈簧474通常處于負(fù)載狀態(tài)。第二彈簧476耦合到第二排斥磁體 462并耦合到磁結(jié)構(gòu)404的第二端帽458。第二彈簧476通常處于負(fù)載狀態(tài)。第一彈簧474和第二彈簧476幫助將磁結(jié)構(gòu)404固定為沿著軸線464的期望運(yùn) 動(dòng)路徑為中心，并在它們因磁結(jié)構(gòu)404沿著運(yùn)動(dòng)軸線464的運(yùn)動(dòng)而被壓縮或拉伸時(shí)將力傳遞到磁結(jié)構(gòu)404。第三彈簧478耦合到第一排斥磁體460并響應(yīng)于在磁結(jié)構(gòu)404接近第一排斥磁體460時(shí)由磁結(jié)構(gòu)404施加的壓縮力而將排斥力傳遞到磁結(jié)構(gòu)404上。第四彈簧480耦合到第二排斥磁體462并響應(yīng)于在磁結(jié) 構(gòu)404接近第二排斥磁體462時(shí)由磁結(jié)構(gòu)404施加的壓縮力而將排斥力傳遞到磁結(jié)構(gòu)404上?？烧{(diào)節(jié)彈簧474、 476、 478、 480以提高特定應(yīng)用和可能的環(huán) 境中的發(fā)電機(jī)的效率，如以上在圖33的描述中所更詳細(xì)地討論的那樣。該調(diào) 節(jié)可實(shí)驗(yàn)性地做出。一些實(shí)施例可不使用彈簧、使用較少的彈簧或使用較多的彈簧。例如，在一些實(shí)施例中，可省略彈簧478和480。圖37是示出響應(yīng)于諸如圖33到圖35的實(shí)施例中示出的電池100、 200、 300 之類的便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)而給該設(shè)備充電的方法1500的一個(gè)實(shí)施例的高級(jí)流程圖。為方便起見，將關(guān)于圖33中示出的電池100來描述方法1500。
方法1500于1502開始并進(jìn)行到1504。在1504，電池100接收作為電池100 運(yùn)動(dòng)的結(jié)果的能量。方法1500進(jìn)行到1506。在1506，電池100將該能量轉(zhuǎn)換成磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于電池100內(nèi)的線圈的運(yùn)動(dòng)。磁結(jié)構(gòu)穿過線圈的前后運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生交流電信號(hào)。磁結(jié)構(gòu)可被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)(例如，見圖15到圖21和圖36)。線圈可包括導(dǎo)電繞組和導(dǎo)磁繞組(例如，見圖2到圖11)。方法1500從1506進(jìn)行到1508。在1508，電池IOO對(duì)由磁結(jié)構(gòu)相對(duì)于線圈的運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的交流電信號(hào)進(jìn)行整流。方法進(jìn)行到1510。在1510，電池IOO將來自整流交流電信號(hào)的電能存儲(chǔ)在電池100 內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中。方法1500從1510進(jìn)行到1512。在1512，電池100控制被存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量到電池100內(nèi)的第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸。方法1500從1512進(jìn)行到1514，方法1500在此停止。
給便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備充電的方法的實(shí)施例可執(zhí)行圖37中未示出的其它動(dòng) 作，可不執(zhí)行圖37中示出的所有動(dòng)作，可組合圖37中示出的動(dòng)作，或者可按不同的順序執(zhí)行圖37的動(dòng)作。例如，可修改圖37中示出的方法1500的實(shí)施例以在將能量從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備傳輸?shù)降诙芰看鎯?chǔ)設(shè)備之前檢査條件是否適于給第二能量存儲(chǔ)設(shè)備充電。
圖38是示出響應(yīng)于向諸如圖33到圖35的實(shí)施例中示出的電池100、200、300 之類的便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備提供負(fù)載或充電信號(hào)而操作該設(shè)備的方法1600的一個(gè) 實(shí)施例的高級(jí)流程圖。為方便起見，將關(guān)于圖33中示出的電池100來描述方法 1600。
方法1600于1602幵始并進(jìn)行到1604。在1604，電池100確定是否正向電池 IOO提供負(fù)載。例如，這可通過使用分立電路來完成。當(dāng)在1604確定正在向電池 100提供負(fù)載時(shí)，方法從1604進(jìn)行到1606。當(dāng)在1604確定沒有正在向電池100 提供負(fù)載時(shí)，方法畫從1604進(jìn)行到1620。
在1606，電池100確定是否調(diào)節(jié)來自發(fā)電機(jī)的能量并將調(diào)節(jié)后的能量提供給負(fù)載。例如，可通過確定由發(fā)電機(jī)正在產(chǎn)生的能量是否足以驅(qū)動(dòng)該負(fù)載來做出該確定。也可在該確定中考慮其它因素，例如負(fù)載歷史、電池100中的能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電和放電周期。分立電路和/或查找表可用于確定將調(diào)節(jié)后的能量從發(fā)電機(jī)提供到負(fù)載。當(dāng)在1606確定調(diào)節(jié)來自發(fā)電機(jī)的能量并將調(diào)節(jié)后的能量提供給負(fù)載時(shí)，方法1600從1606進(jìn)行到1608。當(dāng)在1606確定不將調(diào)節(jié)后的能量從發(fā)電機(jī)提供給負(fù)載時(shí)，方法1600從1606進(jìn)行到1610。在1608，電池100將來自發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié) 后的能量傳輸給負(fù)載。方法1600從1608進(jìn)行到1604。
在1610，電池100確定是否將能量從第一能量存儲(chǔ)設(shè)備傳輸?shù)截?fù)載。例如，可通過確定第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)的能量是否足以驅(qū)動(dòng)該負(fù)載來做出該確定。也可在該確定中考慮其它因素，例如負(fù)載歷史、電池100中的能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電和放電周期。分立電路和/或査找表可用于確定是否將存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量提供到負(fù)載。當(dāng)在1610確定將存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量提供到負(fù)載時(shí)，方法1600從1610進(jìn)行到1612。當(dāng)在1610確定不將存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量傳輸?shù)截?fù)載時(shí)，方法1600從1610進(jìn)行到1614。在1612，電池100將存儲(chǔ)在第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量傳輸?shù)截?fù)載。方法1600從1612進(jìn)行到1604。
在1614，電池100確定是否將能量從第二能量存儲(chǔ)設(shè)備傳輸?shù)截?fù)載。例如，可通過確定第二能量存儲(chǔ)設(shè)備中存儲(chǔ)的能量是否足以驅(qū)動(dòng)該負(fù)載來做出該確定。也可在該確定中考慮其它因素，例如負(fù)載歷史、電池100中的能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電和放電周期。分立電路和/或查找表可用于確定是否將存儲(chǔ)在第二能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量提供到負(fù)載。當(dāng)在1614確定將存儲(chǔ)在第二能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量提供到負(fù)載時(shí)，方法1600從1614進(jìn)行到1616。當(dāng)在1614確定不將存儲(chǔ)在第二能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量傳輸?shù)截?fù)載時(shí)，方法1600從1614進(jìn)行到1618。在1616，電池100將存儲(chǔ)在第二能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量傳輸?shù)截?fù)載。方法1600從1616進(jìn)行到1604。
在1618，執(zhí)行對(duì)負(fù)載狀態(tài)的出錯(cuò)處理和/或安全處理。例如，電池100可禁止能量從該電池向外傳輸直至該電池已被再充電(通過來自發(fā)電機(jī)的能量或通過外部能量源)。方法1600從1618進(jìn)行到1604。
在1620，電池100確定是否正在向電池100提供充電信號(hào)。例如，這可通過使用分立電路來完成。當(dāng)在1620確定正在向電池100提供充電信號(hào)時(shí)，方法從1620 進(jìn)行到1622。當(dāng)在1620確定沒有正在向電池100提供充電信號(hào)時(shí)，方法1600從 1620進(jìn)行到1604。
在1622，電池IOO確定是否給第一能量存儲(chǔ)設(shè)備充電?？苫诟鞣N因素做出該確定，例如充電信號(hào)的特性、存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量、電池100中的能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電和放電周期。分立電路和/或査找表可用于確定是否利用充電信號(hào) 中的能量給第一能量存儲(chǔ)設(shè)備充電。當(dāng)在1622確定給第一能量存儲(chǔ)設(shè)備充電時(shí)，方法1600從1622進(jìn)行到1624。當(dāng)在1622確定不給第一能量存儲(chǔ)設(shè)備充電時(shí)，方
45法1600從1622進(jìn)行到1626。在1624，電池100利用來自接收到的充電信號(hào)的能量給第一能量存儲(chǔ)設(shè)備充電。方法1600從1624進(jìn)行到1604。
在1626，電池100確定是否給第二能量存儲(chǔ)設(shè)備充電?？苫诟鞣N因素做出該確定，例如充電信號(hào)的特性、存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)設(shè)備中的能量、電池100中的能量存儲(chǔ)設(shè)備的充電和放電周期。分立電路和/或査找表可用于確定是否利用充電信號(hào) 中的能量給第二能量存儲(chǔ)設(shè)備充電。當(dāng)在1626確定給第二能量存儲(chǔ)設(shè)備充電時(shí)，方法1600從1626進(jìn)行到1628。當(dāng)在1626確定不給第二能量存儲(chǔ)設(shè)備充電時(shí)，方法1600從1626進(jìn)行到1630。在1628，電池100利用來自接收到的充電信號(hào)的能量給第二能量存儲(chǔ)設(shè)備充電。方法1600從1628進(jìn)行到1604。
在1630，執(zhí)行負(fù)載出錯(cuò)處理。例如，電池100可臨時(shí)禁止給能量存儲(chǔ)設(shè)備充電。方法1600從1630進(jìn)行到1604。
操作便攜式能量存儲(chǔ)設(shè)備的方法的實(shí)施例可執(zhí)行圖38中未示出的其它動(dòng)作，可不執(zhí)行圖38中示出的所有動(dòng)作，可組合圖38中示出的動(dòng)作，或者可按不同的順序執(zhí)行圖38的動(dòng)作。例如，可修改圖38中示出的方法1600的實(shí)施例以從不止一個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備提供能量到負(fù)載。在另一示例中，可修改圖38中示出的方法1600 的實(shí)施例以給能量存儲(chǔ)設(shè)備充電并同時(shí)向負(fù)載提供能量。
在另一示例應(yīng)用中，使用雙金屬線圈的設(shè)備、被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)
和/或本發(fā)明的其它方面可有利地用于將諸如水波或海水波之類的流體波轉(zhuǎn)換成電
能。這是一種潛在的環(huán)境友好的、可再生的能源。例如，諸如Kelly的美國(guó)專利
No. 6864592中公開的用于將海浪運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置，該裝置包括一個(gè)或
多個(gè)浮子(float)驅(qū)動(dòng)線性發(fā)電機(jī)，其中浮子的慣性質(zhì)量以及到線性發(fā)電機(jī)的任何
連接都被最小化，該裝置可根據(jù)本發(fā)明來修改。發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件按一定大小制作，使得其作用于浮子上的重力連同浮子自身和任何中間連接的重力基本上等于浮子
總浮力的一半。在無風(fēng)的情況下，浮子可以一半在水下，另一半在水上。在波浪上升期間在波浪的面前，大致等于由浮子排出的水的重量的一半的向上的推力被傳遞到發(fā)電機(jī)。在波浪落下時(shí)，歸因于重力的等于裝置總重量的向下的推力被傳遞到發(fā) 電機(jī)。因而，在波浪通過期間線性發(fā)電機(jī)經(jīng)歷了大致連續(xù)的向上和向下的推力，并且在這兩個(gè)階段期間實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的功率產(chǎn)生?？捎欣匦薷腒elly的設(shè)備使其結(jié)合雙金屬線圈和/或被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)以提高其效率。
公開將海浪轉(zhuǎn)換成電能的另一專利是Woodbridge的美國(guó)專利No. 6791205，其通過引用結(jié)合于此。該專利公開了一種剛性地附著于海洋浮標(biāo)底面的往復(fù)式發(fā)電機(jī)，其由海洋涌產(chǎn)生電能。發(fā)電機(jī)線圈保持在海洋表面之下的穩(wěn)定位置上，而浮標(biāo) 響應(yīng)于其與海洋涌及海洋表面上的波浪的相互作用而垂直地運(yùn)動(dòng)，磁場(chǎng)外殼則隨著
浮標(biāo)的垂直運(yùn)動(dòng)而往復(fù)運(yùn)動(dòng)。附著于發(fā)電機(jī)線圈的阻尼片阻止發(fā)電機(jī)線圈的運(yùn)動(dòng)，
從而使其保持在相對(duì)于磁外殼的運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定位置。磁外殼集中磁場(chǎng)使其穿過發(fā)電機(jī)
線圈，且磁外殼和發(fā)電機(jī)線圈之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)在線圈中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。在另一示例中，
可根據(jù)本發(fā)明有利地修改Woodbridge的裝置以提高其效率。
在一些實(shí)施例中，如圖39所示，發(fā)電機(jī)200用于集裝箱350中。集裝箱的安全越來越受到關(guān)注。如果功率可用，則可執(zhí)行爆炸物的伽馬檢測(cè)、載人(human cargo)的紅外檢測(cè)或其它監(jiān)測(cè)。通過在集裝箱350之中或之上支承發(fā)電機(jī)200或 300，線性發(fā)電機(jī)可從歸因于波浪作用的船360的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生能量，且該能量可用于向各種監(jiān)測(cè)或檢測(cè)系統(tǒng)供電。例如，發(fā)電機(jī)200或300可被安排為捕捉左右搖動(dòng)或上下運(yùn)動(dòng)。
在另一示例中，圖40示出水波到電能的發(fā)電設(shè)施400的僅僅一個(gè)示例，其包括多個(gè)上述類型的發(fā)電機(jī)402。設(shè)施400包括與發(fā)電機(jī)402耦合的槳或連接412。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)402與上述的線性發(fā)電機(jī)相似，且槳412耦合到發(fā)電機(jī) 200的底部214或發(fā)電機(jī)300的底部338。發(fā)電機(jī)402被安排為由水波推動(dòng)，且使發(fā)電機(jī)402的線圈或磁體相對(duì)于該水波運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，支承發(fā)電機(jī)402 在水面上漂浮，而不使用鏈接。
設(shè)施400還包括一個(gè)或多個(gè)與發(fā)電機(jī)402的繞組或線圈耦合的整流回路或電路 404。整流電路404將發(fā)電機(jī)402的繞組或線圈中產(chǎn)生的AC電流轉(zhuǎn)換成DC電流。發(fā)電機(jī)的繞組或線圈可包括雙金屬線圈。
在圖40的實(shí)施例中，設(shè)施400還包括與整流電路404耦合的功率存儲(chǔ)設(shè)備406，其用于積累并存儲(chǔ)由繞組或線圈產(chǎn)生的功率。功率存儲(chǔ)設(shè)備406可以是或包括一個(gè) 或多個(gè)電池、電容器、電池和電容器的組合或者其它類型的功率存儲(chǔ)設(shè)備。功率存儲(chǔ)設(shè)備包括充電調(diào)節(jié)器以向電池、電容器或其它能量存儲(chǔ)設(shè)備提供合適的電流和電壓。
在圖40的實(shí)施例中，設(shè)施400還包括與功率存儲(chǔ)設(shè)備406耦合的反相器408，其被配置為向配電系統(tǒng)或網(wǎng)提供交流電。在示出的實(shí)施例中，反相器經(jīng)由變壓器410耦合到電力網(wǎng)。包括一個(gè)或多個(gè)用于將水波轉(zhuǎn)換成電功率(AC或DC) 的發(fā)電機(jī)的其它實(shí)施例是可能的。
其它應(yīng)用是可能的，諸如生物活動(dòng)系統(tǒng)、寄生功率采集、諸如自供電安全和智能收集設(shè)備之類的自供電設(shè)備。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，此處所述的發(fā)電機(jī)被包括于鞋子中，以通過走動(dòng)發(fā)電。該電力可用于供給任何種類的電子設(shè)備。例如，安裝在鞋子上的設(shè)備包括如上所述的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)被安裝在鞋跟之中或之上，使得每次鞋跟碰撞地面時(shí)，該碰撞引起線圈相對(duì)于磁體的運(yùn)動(dòng)。安裝在鞋子上的設(shè)備還包括與發(fā)電機(jī)的線圈耦合的整流電路(例如，全波整流器)，以及諸如與整流電路的輸出端耦合的電容器或電池之類的功率存儲(chǔ)設(shè)備。電壓調(diào)節(jié)器可被包括在內(nèi)以向存儲(chǔ)設(shè)備提供合適的電流和電壓。
例如，圖41示出生物活動(dòng)設(shè)備500的僅僅一個(gè)示例，其包括以上結(jié)合圖 22-32所述類型的發(fā)電機(jī)502。在一些實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)502被安裝在鞋跟中或人身上的其它地方，從而走路的動(dòng)作使磁體相對(duì)于發(fā)電機(jī)502的線圈運(yùn)動(dòng)。
設(shè)備500還包括與發(fā)電機(jī)502的繞組或線圈耦合的整流回路或整流電路 504。整流電路504將發(fā)電機(jī)502的繞組或線圈中產(chǎn)生的AC電流轉(zhuǎn)換成DC電流。
在圖41的實(shí)施例中，設(shè)備500還包括與整流電路504耦合的功率存儲(chǔ)設(shè)備506，其用于積累并存儲(chǔ)由繞組或線圈產(chǎn)生的功率。功率存儲(chǔ)設(shè)備506可以是或包括一個(gè) 或多個(gè)電池、電容器、電池和電容器的組合或者其它類型的功率存儲(chǔ)設(shè)備。
在圖41的實(shí)施例中，設(shè)備500還包括與功率存儲(chǔ)設(shè)備506耦合的電壓調(diào)節(jié)器 508，其被配置為向人身上攜帶的電子設(shè)備提供穩(wěn)定的輸出電壓。其它實(shí)施例是可能的。
圖42示出系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例，其用萬向架固定以便于將可用能量轉(zhuǎn)換成電能。系統(tǒng)100包括發(fā)電機(jī)102，例如圖22到圖32中示出的一個(gè)或多個(gè)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)由支承結(jié)構(gòu)104支承，支承結(jié)構(gòu)104便于將發(fā)電機(jī)102定位在期望位置。在一些實(shí)施例中，支承結(jié)構(gòu)104可使用回轉(zhuǎn)技術(shù)。
圖43示出包括與支承結(jié)構(gòu)108耦合的多個(gè)發(fā)電機(jī)102、 104、 106的系統(tǒng)100。第一發(fā)電機(jī)102耦合到支承結(jié)構(gòu)108以便沿X軸IIO定向。第二發(fā)電機(jī)104耦合到支承結(jié)構(gòu)108以便沿Y軸112定向。第三發(fā)電機(jī)106耦合到支承結(jié)構(gòu)108以便沿Z軸114定向。
圖44示出衣服制品100，其包括電池102的實(shí)施例，諸如圖33到圖35中示出的電池實(shí)施例之一；發(fā)電機(jī)104的實(shí)施例，諸如圖22到圖32中示出的發(fā)電機(jī) 之一；太陽(yáng)能收集器106;以及射頻能量收集器108，包括天線系統(tǒng)110和整流器 112。衣服制品IOO還包括將各種組件耦合在一起的總線系統(tǒng)114和將總線系統(tǒng)114 耦合到電池102的耦合器116。耦合器116可被配置為調(diào)節(jié)或合并從發(fā)電機(jī)104、
48太陽(yáng)能收集器106和/或射頻能量收集器108接收的電能，或者將連接118切換到電池以連接到衣服制品的其它組件中的一個(gè)或多個(gè)，諸如發(fā)電機(jī)104。耦合器116 還可被配置為允許到外部負(fù)載和/或能量源的連接。如所示，衣服制品100是襯衣，但是其它的實(shí)施例可包括其它的衣服制品。電池102、發(fā)電機(jī)104、太陽(yáng)能收集器 106、射頻能量收集器108、總線系統(tǒng)114、耦合器116和連接118可集成到衣服制品中、可移除地與衣服制品耦合或者以上的各種組合。例如，天線系統(tǒng)110和總線系統(tǒng)114可被集成到襯衣的織物中，而電池102對(duì)于襯衣是可耦合的。在另一示例中，按鈕122也可包括太陽(yáng)能收集器106。一些實(shí)施例可以不包括示出的所有組件。例如，一個(gè)實(shí)施例可包括電池102和天線系統(tǒng)110。在一些實(shí)施例中，電池中的控制模塊(見圖34中的控制模塊208)可以控制由電池102經(jīng)由總線系統(tǒng)114接收到的能量在電池102中的存儲(chǔ)。
圖45是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)面截面圖。系統(tǒng)100包括轉(zhuǎn)子102和定子106，轉(zhuǎn)子102包括被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)104，定子 106包括一個(gè)或多個(gè)雙金屬線圈108，其中線圈108包括導(dǎo)電元件IIO和導(dǎo)磁元件 112。圖46是圖45的轉(zhuǎn)子102沿線46-46取得的俯視橫截面圖。磁結(jié)構(gòu)104包括多個(gè)磁體114，這些磁體被保持以一定的距離間隔開且其同極相互面對(duì)，以便產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。
盡管在此描述線圈、磁結(jié)構(gòu)、設(shè)備、發(fā)電機(jī)/馬達(dá)、電池、控制模塊、能量存儲(chǔ)設(shè)備的具體實(shí)施例及示例和產(chǎn)生并存儲(chǔ)能量的方法是為了說明的目的，但是可做出各種等效修改而不背離本發(fā)明的精神和范圍，如相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的。可組合上述各種實(shí)施例以提供更多的實(shí)施例。
可根據(jù)以上詳細(xì)描述對(duì)本發(fā)明做出這些及其它的改變。通常，在所附權(quán)利要求書中，所用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)被解釋為將本發(fā)明限于說明書和權(quán)利要求書中公開的特定實(shí) 施例。因此，本發(fā)明并不受本公開的限制，相反地，其范圍應(yīng)完全由所附權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1. 一種電池，包括盒；包含在所述盒內(nèi)并被配置為將所述電池接收的能量轉(zhuǎn)換成電能的第一發(fā)電機(jī)；包含在所述盒內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備；包含在所述盒內(nèi)的第二能量存儲(chǔ)設(shè)備；控制模塊，其被包含在所述盒內(nèi)，耦合到所述第一和第二能量存儲(chǔ)設(shè)備，并被配置為控制所述電能從所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備到所述第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸；以及多個(gè)接觸端子。
2. 如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備包括超級(jí) 電容器，且所述第二能量存儲(chǔ)設(shè)備包括鋰電池。
3. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，還包括第三能量存儲(chǔ)設(shè)備。
4. 如權(quán)利要求3所述的電池，其特征在于，所述第三能量存儲(chǔ)設(shè)備與所述第二能量存儲(chǔ)設(shè)備以串聯(lián)方式耦合。
5. 如權(quán)利要求3所述的電池，其特征在于，所述第三能量存儲(chǔ)設(shè)備與所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備以并聯(lián)方式耦合。
6. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，還包括容納所述多個(gè)接觸端子的連接器。
7. 如權(quán)利要求1所述的電池，其特征在于，所述盒和接觸端子具有C-cell電池的配置。
8. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述第一發(fā)電機(jī)包括線圈；以及磁結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，所述磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。
10. 如權(quán)利要求8所述的電池，其特征在于，所述線圈包括導(dǎo)電元件；以及導(dǎo)磁元件。
11. 如權(quán)利要求10所述的電池，其特征在于，所述磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。
12. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述多個(gè)接觸端子與所述控制模塊電耦合。
13. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述控制模塊還被配置為控制所述第二能量存儲(chǔ)設(shè)備與所述接觸端子之間的能量傳輸。
14. 如權(quán)利要求13所述的電池，其特征在于，所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備與所述接觸端子之間的能量傳輸包括從所述接觸端子到所述第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的能量傳輸。
15. 如權(quán)利要求13所述的電池，其特征在于，所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備與所述接觸端子之間的能量傳輸包括從所述接觸端子到所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備的能量傳輸。
16. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述控制模塊還被配置為控制所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備與所述接觸端子之間的能量傳輸。
17. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，還包括與所述發(fā)電機(jī)耦合的懸掛系統(tǒng)。
18. 如權(quán)利要求17所述的電池，其特征在于，所述懸掛系統(tǒng)被調(diào)節(jié)以使預(yù)期模式的運(yùn)動(dòng)向電能的轉(zhuǎn)換最優(yōu)化。
19. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)被配置為轉(zhuǎn)換通過所述電池的運(yùn)動(dòng)而接收的能量。
20. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)被配置為轉(zhuǎn)換以寄生方式接收的能量。
21. 如權(quán)利要求l所述的電池，其特征在于，所述盒包括磁場(chǎng)。
22. —種電池，包括包含在所述盒內(nèi)的線圈；包含在所述盒內(nèi)并被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)的磁結(jié)構(gòu)；包含在所述盒內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備；與所述盒耦合的多個(gè)接觸端子；以及包含在所述盒內(nèi)并耦合到所述線圈和所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備的控制模塊。
23. 如權(quán)利要求22所述的電池，其特征在于，所述磁結(jié)構(gòu)包括多個(gè)彼此分隔開的稀土磁體，其被配置為使得所述多個(gè)稀土磁體中相鄰磁體的相同極性的極相互面對(duì)。
24. 如權(quán)利要求23所述的電池，相互保持固定。
25. 如權(quán)利要求23所述的電池，間的空間基本上用非磁性物質(zhì)填充。
26. 如權(quán)利要求25所述的電池，
27. 如權(quán)利要求25所述的電池，物樹脂。
28. 如權(quán)利要求22所述的電池，
29. 如權(quán)利要求22所述的電池，與所述磁結(jié)構(gòu)耦合的懸掛系統(tǒng)。
30. 如權(quán)利要求29所述的電池，模式的運(yùn)動(dòng)向電能的轉(zhuǎn)換最優(yōu)化。
31. 如權(quán)利要求29所述的電池，導(dǎo)電元件；以及導(dǎo)磁元件。
32. 如權(quán)利要求31所述的電池，量集中在所述導(dǎo)電元件中。
33. —種電池，包括包含在所述盒內(nèi)并具有導(dǎo)電元件和導(dǎo)磁元件的線圈；磁結(jié)構(gòu)；包含在所述盒內(nèi)的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備；與所述盒耦合的多個(gè)接觸端子；以及包含在所述盒內(nèi)并耦合到所述線圈和所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備的控制模塊。
34. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)磁元件被配置為將磁通量集中在所述導(dǎo)電元件中。
35. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)電元件包括多線繞組中的導(dǎo)電線，且所述導(dǎo)磁元件包括多線繞組中的導(dǎo)磁線。其特征在于，所述多個(gè)磁體中的所述磁體被其特征在于，所述多個(gè)磁體中的兩個(gè)磁體之其特征在于，所述非磁性物質(zhì)包括空氣。其特征在于，所述非磁性物質(zhì)包括含氟聚合其特征在于，所述盒被抽空并密封。其特征在于，還包括其特征在于，所述懸掛系統(tǒng)被調(diào)節(jié)為使預(yù)期其特征在于，所述線圈包括其特征在于，所述導(dǎo)磁元件被配置為將磁通
36. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)電元件包括導(dǎo)電繞組，且所述導(dǎo)磁元件包括導(dǎo)磁繞組。
37. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)電元件包括在第一絕緣襯底上形成的導(dǎo)電跡線。
38. 如權(quán)利要求37所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)磁元件包括在所述第一絕緣襯底上形成的導(dǎo)磁跡線。
39. 如權(quán)利要求38所述的電池，其特征在于，所述導(dǎo)電跡線在所述第一絕緣襯底的第一表面上形成，且所述導(dǎo)磁跡線在所述第一絕緣襯底的所述第一表面上形成。
40. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，還包括多個(gè)絕緣襯底，其中所述導(dǎo)電元件包括在所述多個(gè)襯底中的選定襯底上形成的多個(gè)導(dǎo)電跡線；以及所述導(dǎo)磁元件包括在所述多個(gè)襯底中的選定襯底上形成的多個(gè)導(dǎo)磁跡線。
41. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，所述磁結(jié)構(gòu)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。
42. 如權(quán)利要求33所述的電池，其特征在于，所述多個(gè)接觸端子的一個(gè)接觸端子與外部電池的一個(gè)接觸端子電耦合。
43. —種電池，包括用于將所述電池的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成電流的裝置；包含在所述盒內(nèi)的用于存儲(chǔ)能量的第一裝置；包含在所述盒內(nèi)的用于存儲(chǔ)能量的第二裝置；用于控制能量傳輸?shù)难b置，所述能量傳輸是從用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的所述裝置到包含在所述盒內(nèi)的用于存儲(chǔ)能量的所述第一裝置；以及用于取用能量的裝置，所述能量存儲(chǔ)在用于存儲(chǔ)能量的所述第一裝置中。
44. 如權(quán)利要求43所述的電池，其特征在于，還包括包含在所述盒內(nèi)的用于存儲(chǔ)能量的第三裝置。
45. 如權(quán)利要求43所述的電池，其特征在于，用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的所述裝置包括用于傳導(dǎo)電流的裝置；以及用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置。
46. 如權(quán)利要求45所述的電池，其特征在于，用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的所述裝置被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。
47. 如權(quán)利要求46所述的電池，其特征在于，還包括用于傳導(dǎo)磁通量的裝置。
48. 如權(quán)利要求45所述的電池，其特征在于，還包括用于傳導(dǎo)磁通量的裝置。
49. 如權(quán)利要求45所述的電池，其特征在于，還包括便于用于傳導(dǎo)電流的所述裝置相對(duì)于用于產(chǎn)生磁場(chǎng)的所述裝置的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置。
50. —種操作電池的方法，所述方法包括使所述電池運(yùn)動(dòng)；將通過所述電池的所述運(yùn)動(dòng)接收的能量轉(zhuǎn)換成電流；以及控制能量向包含在所述電池內(nèi)的多個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸。
51. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述控制能量的傳輸包括將來自所述電流的能量存儲(chǔ)在所述多個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備的第一能量存儲(chǔ)設(shè)備中，并控制能量從所述第一能量存儲(chǔ)設(shè)備向所述多個(gè)能量存儲(chǔ)設(shè)備的第二能量存儲(chǔ)設(shè)備的傳輸。
52. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，所述控制能量的傳輸包括對(duì)所述電流進(jìn)行整流。
53. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，還包括控制能量從所述電池向負(fù)載的傳輸。
54. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，還包括向所述電池提供電流；以及控制來自所提供電流的能量在所述電池中的存儲(chǔ)。
55. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，將通過所述電池的所述運(yùn)動(dòng)接收的能量轉(zhuǎn)換成所述電流包括產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)。
56. 如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，將通過所述電池的所述運(yùn)動(dòng)接收的能量轉(zhuǎn)換成所述電流還包括將所述壓縮磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電繞組中。
57. 如權(quán)利要求55所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生所述壓縮磁場(chǎng)包括保持兩個(gè)磁體的同極相互面對(duì)并使其以比周圍距離近的距離彼此分隔開。
58. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，將通過所述電池的所述運(yùn)動(dòng)接收的能量轉(zhuǎn)換成所述電流包括將磁場(chǎng)集中在導(dǎo)電元件中。
59. 如權(quán)利要求58所述的方法，其特征在于，將所述磁場(chǎng)集中在所述導(dǎo)電元件包括相對(duì)于所述導(dǎo)電元件安置導(dǎo)磁元件以便集中所述磁場(chǎng)。
60. 如權(quán)利要求50所述的方法，其特征在于，將通過所述電池的所述運(yùn)動(dòng)接收的所述能量轉(zhuǎn)換成所述電流包括-將所述能量轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電繞組與磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
61. 如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)是大致線性的。
62. 如權(quán)利要求60所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)運(yùn)動(dòng)是大致旋轉(zhuǎn)的。
全文摘要
一種自動(dòng)再充電電池(100)包括發(fā)電機(jī)(104)和能量存儲(chǔ)設(shè)備(106，110)，這兩者均被包含在電池盒(102)內(nèi)。該發(fā)電機(jī)(104)包括磁結(jié)構(gòu)(124)和線圈(122)，其中磁結(jié)構(gòu)(124)被配置為產(chǎn)生壓縮磁場(chǎng)，線圈(122)被配置為將該壓縮磁場(chǎng)集中在線圈(122)的導(dǎo)電元件中。
文檔編號(hào)H02J7/34GK101479913SQ200780023850
公開日2009年7月8日申請(qǐng)日期2007年6月14日優(yōu)先權(quán)日2006年6月26日
發(fā)明者D·F·斯潘塞, D·W·克里斯琴森, E·J·雅格, J·G·理查德森, J·莫里森申請(qǐng)人:巴特勒能源同盟有限公司

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