CN101238631B - 复合磁动线圈往复式发电机 - Google Patents

Abstract

本发明是基于配备磁轭的磁体阵列设计的经改进的电能采集器或发电机，该配备磁轭的磁体阵列基于排列成至少两个分隔开的线性或圆形磁体阵列的多个磁体。该分隔开的磁体阵列与同一个阵列中的每个磁体并排，与其他阵列中的相应磁体通过小间隙相互吸引。通过使每个阵列中的相邻磁体具有交替的磁性取向以及为每个阵列的不面对所述间隙的磁体的端部设置导磁性材料的磁轭，穿过所述间隙的磁通进一步得到增强。所设置的所述间隙使线圈形式的导体适配在磁体之间。线圈和磁体之间的相对运动导致线圈产生最大的电能。

Description

复合磁动线圈往复式发电机

对于先有美国专利申请的交互引用 

本申请要求对于2005年5月23日申请的临时美国申请第60/683,863号及2006年2月21日申请的美国实用新型申请第11/359,671号的优先权，这些申请的内容通过在法律允许范围内的引用而结合在本文中。 

                               技术领域 

本发明涉及通过相对于磁源移动导体产生电流的专用发电机。 

                               背景技术 

本发明人在具有发电能力的磁变换器的领域中具有丰富经验。读者应注意美国专利第6,768,230号(2004年7月27日)，第6,798,090号(2004年9月28日)，第6,809,427号(2004年10月26日)，第6,812,598号(2004年11月2日)和第6,861,772号(2005年3月1日)，这些专利都通过引用而结合在本文中。在这些专利中，本发明人揭示了若干新型磁发电系统，在这些系统中，一个或多个磁体相对于静止导体(单个或多个线圈)运动从而使由磁体发出的磁力线以直角切割导体并感应出电动势(即电子流)。这些专利的另一方面还在于运动的磁体可被设置于超低摩擦的铁磁流体支承系统中。由此可以构造一种磁体响应诸如水体中的水波运动或人体走动的简单运动而运动的发电系统。因此，可以构造应用于诸如能够响应装置拥有者的运动持续向其电池充电的手机的个人电子设备的发电机。 

然而，运动磁电发电机可能并不总是产生所需要的电能。电能的产生通过磁体和导体(例如线圈)的相对运动实现。在上述所引用的发明中，所述运动通过相对于静止导体运动磁体而实现。而今，本发明人发现能够通过保持磁体相对静止而相对于磁体运动导体设计的结构的优点。该结果的结构能在实际构造中产生比早期装置更多的电能。 

                               发明内容 

本发明是一种基于磁轭阵列设计的经改进的电能采集器或发电机。该发电机基于排列成间隔开的至少两个磁体阵列的多个磁体。该间隔开的磁体阵列并排设置，其中一个阵列中的磁体与另一阵列中的相应磁体横跨一个小间隙而相互吸引。该所设置的间隙使线圈形式的导体能适配在磁体之间。由于磁体按相互吸引的取向排列(即，南磁极横跨间隙朝向北磁极)，通过线圈的磁力线基本上与形成线圈的导体正交。线圈和磁体之间的相对运动导致由线圈产生最大的电量。横跨间隙的磁通通过使各个阵列中的相邻磁体具有交替的磁极取向而得以进一步增强。因此，如果各个阵列分别具有三个磁体，则三个磁体排列于间隙之上，三个磁体排列于间隙之下，且上阵列中左边第一个磁体的取向为其南极朝向间隙，阵列中的第二个磁体使其北极朝向间隙，阵列中的第三个磁体使其南极朝向间隙；而下阵列的情况中，左边第一个磁体使其北极朝向间隙(与上阵列中左边第一个磁体的北极相互作用)，第二个磁体使其南极朝向间隙，第三个磁体使其北极朝向间隙。 

通过为每个阵列中背向间隙的磁极设置磁导材料的磁轭，向横跨间隙的磁通提供附加的强度。从而各个阵列中的所有磁体相互作用，像一个大磁体一样。 

间隔开的磁体阵列可为直线型或曲线型(例如圆型)阵列。直线型阵列和微弯阵列对于从由诸如人体走动和船体摇摆引起的往复运动产生电能是理想的阵列。在从走动产生电能的直线型装置的情况下，间隔开的配备磁轭的磁体的两个直线型阵列可以作为磁体载体的形式存在，带有一个或多个线圈的线圈载体的尺寸填满磁体阵列之间的间隙。通过这些线圈和磁体之间的相对运动在线圈中产生电能。非常重要的一点是实现所述相对运动与磁体阵列的磁轴成直角。因此，线圈载体相对于磁体的运动平行于磁体阵列的长轴。任何一个磁体载体可在位置上固定，线圈载体通过间隙进行震荡运动，或者线圈载体可在位置上固定，磁体载体相对于线圈载体进行震荡运动。为了确保响应例如人体走动的持续震荡运动，磁体载体和线圈载体应通过压缩弹簧或拉伸弹簧弹性连接。这样，当运动部件(磁体载体或线圈载体)到达行程末端时，弹簧将引起运动部件的反向。 

这样的直线型发电机可用于手机皮套内，当手机插入皮套时即与该发电机电连接。最合理的是磁体载体被连接于皮套，而该组合相对于附接到例如皮套佩带者的皮带上的静止线圈上下震动。可以理解，磁体和手机的结合重量有利于佩带者走动时皮套的上下震动并由此向手机充电。如果PDA或其他皮套保护的设备更重时，可以更有利于使皮套，PDA和线圈载体相对于静止的磁体载体运动。该选择可由本技术领域的熟练者基于一个接一个的事例容易地进行。也可以实现直线型发电机存在于挎包的背带和包体之间的相似的设置，从而当挎包的主人将包背在肩上走动时，由于包的晃动而产生于背带上的往复力能转  化为用于向包内的电池或电池驱动的设备充电的电能。 

配备磁轭的磁体阵列理想地适用于铁磁流体支承。这样将产生从往复运动更高效地产生电能的非常低摩擦的设计。为了优化铁磁流体的应用，装置应被密封以保证铁磁流体不会逃逸或蒸发。这样的密封装置可容易地用作例如手电筒中自充电电池的替代品。磁体载体和线圈载体隔离在一个或一对传统干电池大小和形状的圆柱体内。磁体载体配备铁磁流体支承，从而能在线圈载体上轻松地在圆柱体的长度方向上来回滑动。所设置的电子元件用以合成并储存从线圈产生的电能。输出端被连接于圆柱体的顶部和底部从而使其能够代替普通电池轻松地插入。通过在与圆柱体长轴平行的方向上来回摇动″电池″实现给″电池″充电。作为响应，磁体载体沿线圈载体的长度方向来回移动，其中埋置的线圈快速穿过磁体之间的间隙。摩擦可被进一步减小，并且通过在间隙内的每个磁体面上提供铁磁流体滴，能够实现磁通在线圈上的进一步聚焦。这样导致在磁体和线圈之间形成弯月形流体以取代小空气间隙。磁体载体中间隔开的磁体阵列的一个重要特征在于当磁体载体接近线圈载体末端而未在适当的距离上逐渐减速时该装置利用储存动能的回弹磁体工作的能力。一个回弹磁体被置入到线圈载体中载体端部附近。回弹磁体的取向与磁体阵列的磁体平行但是在朝向阵列端部的相隔开的一对磁体排斥的磁体取向中。当磁体载体接近线圈载体的末端时，一对端磁体开始穿过回弹磁体，同时排斥力迫使载体改变方向。因为回弹磁体的取向与磁体载体运动的方向垂直，所以直到回弹磁体几乎处在端磁体阵列之间之前回弹磁体基本上对磁体载体没有任何作用。 

也可以使磁体阵列弯曲而形成圆形。这对于行李箱的轮子内基于轮子的发电机是理想的设置。静止的线圈载体可以作为一个环而存在，同时一系列线圈分散在环的周围。间隔开的配备磁轭的磁体阵列为通过在其外周边上的连接分隔开同时在其内周边上留下容纳线圈载体的间隙的两个环形的配备磁轭的阵列的形式。一个比较方便的设置是磁体载体的外周边作为轮子的接触表面，这样当轮子转动时磁体绕线圈在其上转动，从而在线圈中产生电能。 

圆形阵列的替代实施例适用于低摩擦的铁磁流体设计。在该实施例中圆形磁体载体按上述方式构造，不过只占其中的一段，也就是八分之一的圆形。该磁体载体配备铁磁流体支承，而且在配备带有支承的水平取向的轴的封闭的圆盘形容器内自由运动。这样，该圆盘形容器的旋转取向就像自行车的车轮。线圈作为圆盘形容器的一部分位于内部，所以当容器旋转时线圈也穿过磁隙运动。磁体阵列由于重力处于旋转容器的底部，与一个稳定磁  体一起加强重力。 

间隔开的配备磁轭的磁体阵列设置的主要目的是保证穿过磁隙的线圈受到最大的磁通密度，同时平行的磁力线走向与线圈的直径垂直。磁通密度和磁力线的平行取向可以通过增加线圈的导磁率而进一步增强。这可以通过用纳米级的铁素体微粒浸润线圈中的空间实现。当带有增强导磁率的线圈与弯月形铁磁流体在磁隙内相结合时，产生的电能数量将会明显地增加。 

                               附图说明 

图1显示了本发明的一个实施例的实际原型的透视图； 

图2显示了本发明的一个简单直线型装置的示意性剖面图； 

图3显示了图1所示的包括含有导电线圈的穿梭装置的装置； 

图4是图1所示装置的上表面或下表面的示意图； 

图5显示了阐明铁磁流体支承的使用的实施例的示意性剖面图； 

图6A和6B显示了具有多个磁体阵列和多个线圈载体的实施例；图6A显示透明的俯视图，图6B显示剖面图； 

图7显示了一个实验装置中的两个线圈的输出几乎精确同相； 

图8显示了由带有两个串联线圈的实验装置产生的电能； 

图9显示了实验装置的总电量测量值； 

图10显示了应用于手提箱的直线型发电机的示意图； 

图11显示了连同钱包或手提箱的背带一起使用的直线型发电机的示意图； 

图12显示了具有固定线圈载体的直线型发电机； 

图13显示了具有固定磁体阵列组件的直线型发电机； 

图14显示了替代一对或者常规蓄电池(电化学电池)的直线型发电机的透视图； 

图15显示了图14所示装置的各个工作部件； 

图16显示了图14所示装置的磁体阵列的分解图； 

图17显示了图14所示装置的线圈载体和磁体阵列的透视图； 

图18显示了图14所示装置的剖面图； 

图19显示了表示来自图14所示装置中的回弹磁体并引起排斥力的磁通的示意图； 

图20显示了配备直线型发电机的帆船； 

图21显示了图20所示帆船的近视图； 

图22显示了图20所示发电机的近视图； 

图23显示了应用于船体的另一类型的直线型发电机； 

图24是根据本发明的圆型发电机的示意图； 

图25显示了用于图24所示圆型发电机的曲线型磁体阵列的透视图； 

图26显示了水波驱动的圆型发电机的示意图； 

图27显示了手推车上的圆型发电机。 

图28显示了图27所示的车轮发电机的剖面图； 

图29显示了图27所示的车轮发电机沿与图28的平面垂直的平面的剖面图。 

                             具体实施方式 

下文的描述旨在令本技术领域中的任何熟练人员能够制造和使用本发明，并提出发明者预期的实现其发明的最佳模式。然而，由于本发明的主要设计原理已于本文得以定义并且具体提供了用于产生电流的经改进的变换器系统，因此各种修改对于本技术领域的熟练者是显而易见的。 

本发明者仍继续致力于解决小型发电系统中的问题并已经开发出各种新型的发电机结构，其中一种未经优化的原型机能响应可在佩带该发电机的人简单走动时容易获得的往复运动类型(例如，以5.5赫兹的频率进行的2厘米运动)产生大于70毫瓦的电能。这比即使采用多得多的单个磁体的运动磁体结构也显著更加高效。本发明的实施例之一的原型机只有大约3英寸(8厘米)长，1.5英寸(4厘米)宽，厚度小于0.5英寸(1厘米)。虽然尺寸还未被优化，但已经处于向手机和个人数码助手供电的尺寸范围内。 

在构思新结构时，本发明者意识到大多数磁体发电机的局限在于磁力线离开磁体一极，剧烈弯曲并与同一磁体的另一极连接的趋势。因此，即使当磁体非常靠近导体(例如线圈)时，由于磁力线剧烈弯向同一磁体的另一磁极，相对而言实际上只有极少磁力线以直角切割导体。结果，必须大大增加线圈中的导线匝数才能从切割相对较小数量的磁力线产生最大的电量。结果之一就是必须使用庞大沉重的线圈。本文揭示的新型结构全部得益于同一个特性：即为产生强大磁通设置的配备磁轭的磁体阵列横跨相邻阵列之间的间隙。磁体阵列中的单个磁体由磁轭相连接，从而在磁体之间存在磁性联合。在任一阵列中，相邻磁体的磁极被交替排列以增强这种联合。一个阵列中的单个磁体与其磁极被选定的磁体的互  补阵列(也配备磁轭)相隔开，从而使基本上笔直的磁力线横跨将第一阵列的联合磁体的磁极与第二阵列的联合磁体的磁极分开的狭窄的间隙。两种基本阵列结构为：直线型和圆型的结构。进而，穿入导体的磁通的变化导致导体内产生电能，由于可通过磁体与导体的相对运动达到磁通的变化，配备磁轭的阵列或线圈都可以运动而产生电能。 

直线型磁体阵列 

图2显示了本发明的具有直线型磁体阵列的简单装置的示意性剖面图。箱体材料10包含两个磁体系列或磁体阵列：第一阵列20(20a，20b，20c，20d和20e)与第二阵列30(30a，30b，30c，30d和30e)隔开。磁体为38级的NdFeB(钕铁硼)磁体。诸如稀土钐钴磁体的其他强磁体也适用，这对于本技术领域的熟练人员是显而易见的。在该情况下，磁体为硬币形，厚度约1/8英寸(约3毫米)；但是，方形或长方形磁体也能被有利地使用。图2的剖面图中，所显示的磁体之间的间隙12数倍于磁体本身的厚度。该尺寸只用作图解说明；一个原型中的实际间隙12的厚度为0.26英寸(约6毫米)，大约两倍于磁体厚度。对于本技术领域的熟练者显而易见的是，较小的间隙12能导致性能改进，且可使用可变厚度的磁体。由于导体(线圈)必须越过磁体20，30在间隙12中运动，因此将间隙12做得怎样小有实际的限制。线圈具有有限的厚度，因此实际间隙12的最小尺寸很可能与当前磁体的厚度即1/8英寸(6毫米)不相上下。另一个实际的考虑是，磁体以磁极进行排列，使第一阵列20的磁体强烈吸引第二阵列30的磁体。图中的箭头指向磁体上寻北的一极(后文中简称为北极或北磁极)。因此，磁体20a使其北极指向间隙12并指向磁体30a的南极。由此，这些磁体将互相强烈吸引。每个阵列中所有5个磁体都是该吸引方向。箱体10必须用足够坚固的材料制成不致于因磁体的吸引力而弯曲或拱起。由于吸引力与间隙宽度成四次方关系，稍大的间隙可用于减小吸引力并减小箱体变形的趋势。理想的是箱体采用尽可能轻的材料，诸如聚碳酸酯或聚砜的高强度的有机聚合物(塑料)。或者，也可采用高强度的轻金属合金。如上所述，也可以构造具有穿过穿梭装置18中的狭缝15的横跨间隙12的″支撑柱″14的装置以确保结构刚度。 

注意，不仅同阵列中的磁体被设置为吸引相对阵列中的磁体，而且每个磁体都被定向为具有与其同阵列中紧邻的磁体相反的极性--也即同阵列中磁体的极性交替排列。这些磁体通过μ金属的磁轭16组合到一起。μ金属是一种特殊的具有极高导磁率的镍铁合金；本技术领域的熟练者会意识到，其他具有高导磁率的专用金属(诸如坡莫合金)甚至软铁也可用于构造磁轭。μ金属通常用于提供磁屏蔽。在图示的原型中，μ金属磁轭16只有约0.06  英寸(1.5毫米)厚，但却吸收了大部分磁通。理想情况下，该磁轭将被构造成实现完全的磁屏蔽，从而装置的强磁场将不存在于装置外部。由于μ金属磁轭的极高导磁率，来自一个磁体的磁力线非常有效地导向其相邻的磁体。因为相邻磁体排列成交替取向，来自一个磁体的磁力线可被其相邻的磁体容易地吸收。因此，μ金属磁轭16旨在将阵列中的磁体联合成为虚拟的″超强″磁体，该″超强″磁体横跨间隙12与其配对的阵列共享磁力线。 

图3显示了具有插入其中的导体穿梭装置18的装置。导体穿梭装置18由其中插入一个或多个导体线圈24(24a，24b和24c)的载体片22组成。在原型机中，载体片约0.2英寸(约5毫米)厚，在线圈的每一端(也即，在导体和相对的磁体阵列的表面之间)留下仅约0.03英寸(0.7毫米)的间隙。如图中所示构造并使用38强度NdFeB磁体的单线圈原型机能够产生70毫瓦峰值的电能。该装置中的单线圈具有330匝AWG #38铜线。对于本技术领域的熟练者显而易见的是，由于具有三个线圈而非单线圈，图3所示的实施例能够产生更大量的电能。所有的线圈24都因为载体片22的限制而只能一起移动。由于给定的线圈将切割与紧邻的线圈相比较相反极性的磁力线，一个线圈内的电流方向将与其相邻线圈内的电流方向相反。因此，重要的是线圈的连线应该并联而非串联。如果串联，则相邻线圈内感应的电流将会相互抵消。通过并联连线则可以交换来自相邻线圈的导线而使电流极性反向，从而来自所有线圈的电流将叠加在一起。或者，可以用二极管和其他技术上已知的半导体器件有效地联合多个线圈的电能输出。 

图1显示了图3所示装置具有部分阴影的透视图，从而使各个部件的关系易于理解。 

图4显示了除了采用磁支承以减小磁轭相对于载体22运动的摩擦以外与图1所示装置相似的实施例的磁轭一侧。磁体20a-e以阴影表示以显示其在磁轭16下的位置。注意，用作磁支承的其他间隔开的磁体32a-d和34a-d将于后文中参照图5进行阐释。 

图5是用以阐释装置摩擦问题的可能解决方案的位于间隙12中的载体22和线圈24的示意性剖面图。图中显然可见，间隔开的磁体32和34对齐载体22的窄边。置于每个磁体32和34上的铁磁流体小液滴16允许载体22相对于磁体载体10以基本无摩擦的方式运动。铁磁流体的应用于本技术领域中众所周知，尤其是铁磁流体的良好成分已由本发明者揭示(参见美国专利第6,768,230号；第6,809,427号和第6,812,583号；这些专利的内容通过引用而结合在本文中)。可在载体22的边缘加工一个凹槽(此处未出示)以使载体22能骑靠在轻微突出的磁体32，34上从而保持载体22和线圈24相对于磁体20a，30a之间的间隙的对齐状态。并且，可以向每一个主磁体20和30提供在磁体载体界面形成弯月形的  铁磁流体42。这样就减少了如果载体22未对齐间隙12时的任何可能的摩擦。此外，弯月形42还可作为透镜并将磁力线进一步聚焦在线圈24上。还可以在载体22中设置纵向(在线圈运动方向上，此处为进出纸面的方向)狭缝15，加强柱14从狭缝15中通过从而确保箱体材料不会因磁力而变形。 

还可以如图6所示具有多个并列的磁体阵列。俯视图(图6A)显示了沿x轴的三个直线型阵列，其中每个阵列中的磁体沿y轴排列。磁轭以阴影形式显示，两个线圈被显示为在磁体之间被间隔开(线圈被埋置于其中的载体22并未显示)。注意，侧视图(图6B)的″中间″阵列中的磁体阵列并不具有磁轭，因为每个磁体的两极都与相邻阵列中的磁体相互作用。在该结构中，如果这样的阵列中的每个磁体位置实际上为在每个位置上磁轭夹在两个磁体之间的双磁体，则每个″中间″阵列还可以具有μ金属的主磁轭。当然，这要求相邻行的极性交替从而使每个磁体将被具有能促进通过磁轭共享磁力线的极性的磁体包围。这样就产生了较宽的装置(沿图6A中的z轴测量)，但能实现转化为产生更多电能的更大的磁通。每个载体22被显示为具有两行线圈(每行线圈沿图6B中z轴排列)，其中每行线圈与一对磁体阵列相互作用。取决于载体22的行程大小，还可加入附加行的线圈从而使装置的电能输出极大提高。预期希望所有载体22(图中显示两个)被机械连接在一起从而一起移动。这样就简化将交替线圈串联或并联连接在一起的连线，因为产生于交替线圈中的电流将同相。或者，还可使每个载体22独立移动，使不同的电子装置必须将各个线圈的电流汇合在一起。该装置还可以具有如图5中显示的用于单载体的铁磁流体支承，但该铁磁流体支承用于多载体中的每一个载体。 

                               实验结果 

构造一个具有图1所示装置的基本结构的原型。该装置包含两个磁体阵列，两个相对阵列之间具有0.66厘米的间隙。每个阵列由4个每边长1.9厘米、厚度为0.32厘米的NdFeB(38级)磁体构成。每个阵列由坡莫合金(镍钴合金)磁轭支撑。如上所述，相对的磁体(分别位于两个分离的阵列中)具有相同的磁极取向，而相邻的磁体(位于同一阵列中)具有相反的磁极取向。相邻磁体的中心至中心的间隔为2.1cm。载体包含两个直径为2.54cm，厚度为0.5cm的线圈。每个线圈包含1200圈AWG #35导线，并且有49欧姆的电阻值。线圈之间的中心至中心的距离为4.2cm，刚好是四个磁体的中心至中心间隔的两倍。 

电流通过在间隙中来回移动载体而产生。每个线圈的输出端都连接到负载电阻，在每  次载体移动期间都测量该电阻两端的电压。平均功率通过下面的公式计算： 

$<P>=\frac{1000\underset{t_1}{\overset{t_2}{\&Integral;}}{V}^2\mathrm{dt}}{R_{\mathrm{Load}}(t_2-t_1)}$

其中V是以v为单位的电压值，R_load是以欧姆为单位的负载电阻，t₁和t₂定义了测量之间的时间间隔；<P>是以mW为单位的平均功率。在该测量装置中，线圈的功率输出连接到阻抗匹配的负载电阻。在一次只连接一个单线圈进行测量时，第一线圈产生37mW的平均功率输出，第二线圈产生33mW的平均功率输出。在两个线圈都连接(不过一次只测试一个线圈)重复进行测量时，第一线圈产生37mW的平均功率输出，第二线圈产生33mW的平均功率输出。这些结果显示线圈之间的相互作用不明显。 

线圈之间的间距与阵列中磁体的位置相匹配。因此，两个线圈的输出同相。图7显示线圈输出几乎精确同相。然后来自两个线圈的输出引线用两倍于单线圈所用的负载串联连接。这些结果如图8所示；测得的总功率为83mW。也可以用单线圈所用的一半值的负载并联该两个线圈。这些结果如图9所示；对于该结构测得的总功率为78mW。 

线性发电机 

本发明理想地适用于为移动电话，PDA或类似的器件充电。本发明的装置可以方便地包括在一个皮套中挂在例如用户的皮带上，或者作为背带和包含电子设备的机壳之间的连接的一部分。在这样的实施例中，磁体阵列和载体的取向使其在垂直方向(即上下方向)上移动。提供了一个弹簧功能，使线圈载体22和磁体阵列10响应诸如携带装置中涉及的正常运动互相相对于对方上下振荡。在提供该相对运动的过程中，或者是载体移动而通过静止的磁体阵列，或者是磁体阵列相对于静止的载体移动。可以通过实际的弹簧或以相斥方式排列的磁体提供弹簧功能以防止磁体阵列10接触载体22的顶端或底端。 

可以通过参考图10或图11更好地理解这一点，图10中，一对线性发电机52通过电缆线54连接到手提箱58的把手56，图11中，线性发电机52形成手提箱58和背带62之间的连接。当然，该手提箱也可以是笔记本电脑箱或钱包或任何别的类似的可携带容器。在这些实施例中，载体22或磁体阵列组件10可以相对于手提箱58固定，而没有固定的部分相对于固定部分自由垂直震荡。例如，参考图10，图10中施加到把手56的上提力拉动电缆线54因此向非固定部分施加张紧力。在图12中，固定部分是线圈载体22，线圈载体22附接到架子66，架子66固定到手提箱58的一侧。磁体阵列组件10附接到电缆线  54上，并且还有两翼68，两翼68以滑动附接的方式骑靠在架子66上。压缩弹簧64防止磁体载体10移动到架子66顶部之外(没有显示的拉伸弹簧可以通过附接在架子66的底端和磁体载体10的底边缘之间提供相似的功能)。当手提箱通过其把手56携带时，摆动运动通过电缆线54传递并引起磁体组件10相对于载体中22中的线圈24上下移动而产生电能。图13是基本相同的结构，除了载体22和架子自由移动而磁体阵列组件10固定到手提箱58上之外。在该情况下，电缆线54附接到载体22上，上弹簧是架子66的顶部与两翼68的顶部之间的拉伸弹簧。(也可以在两翼69的底部与架子66的底部之间使用图中没有显示的下压缩弹簧)。这些相同的变型都可以应用到图11的结构或各种类型的手机或PDA的皮套和容器中。用户的皮带和所述皮套之间的连接部分设置在装置的上边缘。这样，皮套和电子装置的重量把皮套往下拉(使线圈与磁体互相相对于对方运动)。弹簧功能的强度经过选择，使皮套和其中的装置的重量不足以使磁体阵列或载体移动到装置的最边缘端。即，载体或者磁体阵列通过弹簧张力而″悬浮″。当佩带者走路的时候，磁体阵列和载体将彼此相对于对方上下跳动而产生电能，皮套和电子装置的惯性质量用于提供抵消反电动势的动量。 

对于本技术领域中的熟练者显而易见的是，可以对这些装置进行若干简单的修改。磁体和间隙的精确的尺寸位置和载体的重量应经过″调整″而使其与用于产生电源的重复运动产生共振。被优化为在用户走路的同时向手机充电的装置与被优化为从海洋波浪发电的装置具有不同的机械共振频率。取决与往复运动的预期距离，可以有利地增加磁体的数量。为了保持优选磁体阵列中的交替极性，最好但不是基本的是每个磁体阵列具有奇数个磁体从而使端部的磁体具有相同的极性。 

本发明的高功率线性发电机的另外一种用途是手电筒电池的替代。可以把低摩擦的实施例(诸如图5所示的实施例)封装到相应形状和大小的圆柱体中而取代常规的电池。因为诸如手电筒的很多器件都采用一对直线排列的电池，因此所述圆柱体可以有利地做成占据两个电池的空间的尺寸。如在上述手提箱和皮套的实例中，磁体阵列对于线圈的相对运动可以通过磁体阵列或线圈(实际上是包含线圈的载体)的运动而产生。如在上述实例中，载体76和磁体阵列74通过以弹簧方式连接以便响应摆动或类似运动促进产生电源。铁磁流体支承用于将磁体阵列在载体上运动时的摩擦减到最小。图14显示了其尺寸取代一对常规的“D”型电池的圆柱形的装置72(该单元可以容易地进行比例缩放以取代诸如“C”型电池的其他尺寸的电池)。 

图15显示了除去外壳的装置。其内部配备磁轭的磁体阵列74被设计成在固定的线圈载体76上往复运动。固定的载体76附接到作为电池替代装置的两个终端的负端顶盖78和正端顶盖82。电子器件封装体84夹在正端顶盖78和固定的载体之间。电子器件封装体组合来自线圈24的电能并将其存储在电容器或常规的可再充电电池中。 

图16显示了磁体阵列76的分解图。该结构和图5的结构在实质上相同。这里，三对方形的磁体20被插入载体76的主体中，然后被高导磁率材料16的磁轭片覆盖。四个支承磁体32，34被插入载体76的侧边缘。鉴于图5显示的装置被设计成使包含线圈24的线圈载体22相对于静止的配备磁轭的磁体阵列10运动，这里的线圈载体76静止而磁体阵列74响应摇摆运动在线圈上前后振荡。如上所述，铁磁流体和支承磁体34保证这样的运动在实际上无摩擦。但是，必须在固定的线圈载体76和配备磁轭的磁体阵列76之间设置某种类型的弹簧或者弹性的关系。 

图17显示了除掉了其它元件的磁体阵列74和线圈载体76。该图是位于固定的载体76端部的狭缝中的回弹磁体86的示意图。在载体76的两端都具有回弹磁体86。该回弹磁体86的作用是防止磁体阵列74撞击装置的端盖78，82而浪费动能。也可以设置弹簧或缓冲器以提供该功能。如上所述，独立的成对设置的磁体阵列排列成使相邻磁体的极性相反。例如，最左边的一对磁体可以使每一个磁体的北极都指向下。在该情况下，中间磁体对将使其北极指向上，最右边的一对磁体将使其北极指向下。回弹磁体86被定位成当磁体阵列接近载体76的任何一端时回弹磁体86开始进入端部的一对磁体20之间的间隙。回弹磁体86的取向使其极性与磁体阵列中的一对端磁体相反。在上述实例中，端磁体对中的每个磁体的取向都使其北极指向下。因此，回弹磁体86的取向使其北极指向上，也就是，相对于磁体阵列20的排斥结构。因为磁体阵列之间的间隙中的磁通极强，所以排斥力也很强。当磁体载体74向线圈载体的任何一端移动时，只要一个回弹磁体86开始进入磁体对之间的间隙，该磁体载体就立即停止移动并反转方向。从图18的电池替换装置的剖面图中最容易看出上述情况。注意，回弹磁体86位于线圈载体76的两个极端的位置。即使磁体阵列到达线圈载体76的绝对端部，回弹磁体86进入磁体阵列20，30之间的间隙中的长度仍不到磁体阵列20，30之一的一半长度。虽然在大多数情况下回弹磁体的排斥力使磁体载体停止并且反转其方向，但是如果回弹磁体没能停止磁体载体，则还是需要设置弹性缓冲器以避免激烈的碰撞。 

一些先有技术的装置已经利用相对的磁体以″悬挂″工作的磁体并防止其到达行程的端  部。在这些情况下，工作磁体的取向使其磁轴与行程方向平行。类似地，″排斥″的或″悬挂″的磁体的取向也必须使其磁轴与行程方向平行。因此，磁体的磁通必定沿行程的方向延伸，以便当工作磁体接近排斥磁体时就遇到来自该磁体的逐渐增强的磁通。这样就引起运动磁体减速并且最终从排斥磁体″回弹″(也就是改变方向)。因为所产生的电能数量与切割导体的磁通的变化率相关，任何减速的拖延都会降低电能产生的效率。在本发明中，所有的磁轴取向都与行程的方向垂直。另外，运动阵列74中的磁体被配备磁轭，使基本直的磁力线从一个磁体穿越所述间隙通向另一个磁体。因此，直到回弹磁体86开始进入磁体之间的间隙之前，来自回弹磁体86的磁通都不与配备磁轭的磁体阵列74相互作用。因此，排斥的作用几乎是瞬间的，不会有磁轴与行程方向平行的系统固有的更长拖延的减速。图19示意性地显示了这一点，其中磁通被显示为与磁轴平行的发散线，磁性斥力被显示为典型的矢量箭头。当回弹磁体86进入磁隙时，沿Y轴的排斥力平衡而沿X轴的力不平衡，导致相当大的向右的力，该力将引起磁体载体74反向。 

具有低摩擦支承的配备磁轭的运动磁体阵列76也适用于需要转换重复运动的其他情况。例如，很有必要在不需要启动紧急引擎或发电机的情况下对航行中的船的电池再充电。传统来说，航船并不具有任何电子系统。近期为了安全的目的添加了电子通信和导航设备。这些单元消耗可以通过太阳能电池板或者与引擎连接的发电机充电的电池的能量。随着诸如GPS的越来越多的导航辅助装置的安装，将进一步增加电池的消耗。夜晚或者暴风雨的时候不可能依赖太阳能电池板，而且启动发电机也可能很不方便，更不必提发电机燃料短缺的问题。答案就是与上述电池替换装置没有什么不同的线性发电机。图20显示了一艘帆船94，线性发电机带96在甲板附近或甲板的稍许下方包围船体。理想情况下线性发电机96将稍许弯曲以符合船体的轮廓。如果采用相对短的线性发电机96，则该线性发电机96就可以是直的线性发电机，因为在短距离上船体的曲率基本可以忽略特别是在船的中部。优化的线性发电机是用非腐蚀性材料构成的封闭的管状结构以抵抗与海水的接触。图21显示了该船的更接近的视图。如图22所示，线性发电机96的内部结构非常类似于图14的电池替换装置。线圈载体76在发电机96的长度上运动，移动的成对磁体的阵列74通过铁磁流体支承36的辅助在线圈载体76上滑动。导线100从发电机处引出并连接到包括储能电池的电系统(图中没有显示)。该电源系统向数个装置98提供电源。图23显示了本发明的线性发电机对于船的另一种用途的示意图。这里船停泊在码头上。在该情况下船可能不会有足够的摇摆使发电机96有效地工作。这里可以向锚系绳95附接一个小发电机  93。该发电机的构造有与图12或图13的所示类似的方式。当锚系绳的张紧度提高和降低时，通过弹簧连接的部件来回运动并产生电流以保持船上电池的电量。该装置95也可以作为螺丝扣或者其他将锚系绳附接到船上的装置的一部分。 

圆形的阵列 

上文已经描述了很多线性磁体阵列的装置。但是，本发明也可以成为弯曲和/或圆形结构的装置。利用传统的″穿过线圈的磁体″的设计可能难以构造圆形的或弯曲的实施例，因为这些结构要求弯曲的磁体和螺旋形的线圈，而这些结构既占用很大的体积又难以制造。但是，配备磁轭的磁隙设计可以适用于几乎任何形状。图22中的线性发电机96是带有一些可能曲率的封闭发电机的很好的实例。如果该曲率平缓，则因为曲率半径在配备磁轭的磁体阵列74的整个长度上不明显，所以只有线圈载体76需要弯曲。然而，图24是一个真正的圆型发电机的示意图。线圈载体76是一个圆盘，线圈24沿圆盘的半径设置。除了弯曲从而与线圈载体76的四周相符合外，配备磁轭的磁体阵列74与图14中的线性阵列74类似，并且如图25所示沿一侧在一端开口(C字形)，使其与圆盘形状的线圈载体76相接合，很像盘形断路器(disk-break)与其转子相接合。 

在一个特别适用于向远程导航浮标提供电源的实施例中，线圈载体76和磁体阵列74都被封闭在车轮形状的容器102内，而磁体阵列74可以在铁磁流体支承36上沿线圈载体76的圆周自由移动。图26显示了这样的适用于通过波浪运动或潮汐发电的圆形的铁磁流体支承发电机。这里浮筒和曲柄机构(没有显示)连接到轴104上，轴104由附接到支撑结构108的陶瓷轴承以低摩擦的方式支撑。轴104通过焊接或其他方式连接到轮子形状的保持圆型发电机的容器102上(这里在截面图中显示)。波浪或潮汐运动使浮筒在垂直方向上运动，该运动通过曲柄转换成旋转运动从而转动轴104。因为最有可能应用在海水中，所以整个装置都用非腐蚀性的金属材料制成。陶瓷轴承106相对来说也不受海水影响，磁体和线圈都被完全封闭在容器104中。当轮子形状的容器104旋转时，盘形的线圈载体76随之旋转。导线的走向从每个线圈24通向容器102中心区域的电子模块(未显示)。电流通过轴104上的换向器装置从容器102传导。当容器102旋转时，线圈载体76穿过磁体阵列74自由移动而产生电流。因为磁体阵列74和容器104之间的低摩擦耦合，磁体和线圈24之间的吸引力可能引起磁体阵列74随着线圈载体74移动。该趋势通过一对相对的磁体110进行阻挡，该对相对磁体的吸引力将磁体阵列74保持于容器104的底部。 

图27显示了用于带滚轮行李箱等的圆型发电机的另一种形式。在该装置中，手提箱  或者公文包54有在轴104上独立转动的滚轮112。如图28所示，该装置的剖面图显示滚轮112(具有轮胎114)形成在轴承滚道116上转动的外管。圆形的配备磁轭的磁体阵列74附接到轮子112上，这样，当轮子112转动时，圆形的磁体阵列74和磁体20随之运动。其中嵌入线圈24的圆盘形状的线圈载体连接到不转动的轴104，这样，当轮子转动时，磁体阵列74相对于线圈载体运动并且在线圈24中产生电流。因为线圈载体是静止的，来自线圈24的电导线120可以通过中空的轴102连接到组合并储存来自线圈的电流的电子模块。手提箱54可以很方便地配备内置或外置的连接器119用以向很多不同的便携设备提供电源或者再充电。这样，虽然旅程非常忙碌，但繁忙的商务旅行者也可以一直为其电子装置充电，因为从机场到商务约见地手提箱滚轮的转动就可以积聚为装置充电的能量。 

线圈的导磁率 

由于具有接纳产生电流的导体(线圈)的磁隙的配备磁轭的磁体阵列，本发明显示出超过先有技术装置的大大提高的效率。磁轭和磁隙的设置最大化了通过线圈的磁通并且促使磁力线保持直线而不发散。电流的产生与垂直于被导体围绕的面积并被限制在其内的磁通的变化率的平方成正比。增加磁通强度并且保证磁力线尽可能接近与导体垂直增加潜在的变化率。因为空气的导磁率低，因此除非磁隙极小，磁通往往发散。而且因为线圈材料的导磁率比空气高，所以整个磁隙充满线圈材料将导致磁隙中更高的磁通。例如，如果标准厚度的线圈被放置在磁体之间而没有任何气隙，则线圈中的平均场强约为8.4kGauss。但是，如果0.1”(2.54毫米)的气隙被加入到线圈上下，则导磁率的下降会引起线圈内部的平均场强下降至5.0kGauss。如果每个气隙增加至0.15英寸(3.81毫米)，则线圈内的平均场密度就处在3.0至4.0kGauss的范围内。显然，磁体相对于线圈的运动必要的气隙明显降低平均磁场强度并且因此而降低系统产生的电能。 

一个可能的解决方案是以铁磁流体填充该间隙。铁磁流体有显著高于1μ的空气导磁率的10u的导磁率。另外，当铁磁流体支承被使用在装置的其它地方时，铁磁流体可能不经意地进入磁隙中。而铁磁流体的存在也可以防范磁体和线圈之间的摩擦。 

另外一个可能性是在一定程度上提高线圈的导磁率，从而提高其中的磁场强度。像铜一类的抗磁性导体具有比空气稍低的导磁率，而且几乎没有什么方法可以提高这些材料的导磁率。但是，线圈不是实心的导体，相反是具有薄绝缘层的导线绕组形成的线圈。除了绝缘涂层外，在线圈的绕组之间还有相当数量的空气。因此，线圈的总导磁率可以通过使该空气间隔浸润更高导磁率的材料而得到提高。也可以用具有更高导磁率的材料替代绝缘  涂层。因为磁体导线上的清漆涂层非常薄，所以替换绝缘涂层的结果远非浸润空气缝隙来得明显。铁磁流体提供了达到这样的浸润的理想方式。将线圈浸入铁磁流体并且施加力(例如，适度的离心力或者抽真空)以促使所述浸润是相当简单的操作。一旦流体已经均匀地穿透到线圈错综复杂的内部，溶剂就会蒸发掉，剩下纳米级的铁素体微粒(大约直径为5-10纳米)。也可以把微粒悬浮在超临界状态的二氧化碳中，二氧化碳在浸润后很容易挥发。如果希望使颗粒有一定取向，则可以使所述挥发在磁场内发生，该磁场可以由外部磁体提供或者使线圈通电实现。对于优化的结果，当使用线圈时，铁素体微粒将不能移动或重新取向。这一点可以通过向铁磁流体中加入微量可溶性树脂实现，这样，纳米级的铁素体微粒就会被″粘着不动″。也可以制作一种在可聚合基质中的纳米级铁素体微粒的稠密溶液，这样，当线圈已经被完全浸润后，该基质可以被聚合，将被″冻结″微粒留在原位。 

向线圈中加入足够的纳米级铁素体微粒从而提高其总导磁率是相当简单的操作。例如，如果线圈的总导磁率被提高到10μ，则0.1英寸或者0.15英寸的间隙的平均磁场强度为5.0kGauss。与没有纳米级铁素体浸润的线圈相比，上述两种情况下，由于有更多的平行磁力线，所以磁场分布更均匀。可以预期能够容易地实现由于纳米级铁素体浸润而具有明显更高导磁率的线圈。当经浸润的线圈与填充铁磁流体的间隙相结合时，结果甚至更加惊人。对于0.1英寸或者0.15英寸间隙的装置，场强度为8.2kGauss，几乎和没有气隙的情况一样高。该结果的铁素体浸润的线圈与铁磁流体间隙的结合可以基本消除气隙的影响。只要磁流体低于铁磁流体的磁饱和，间隙中的铁磁流体减小有限气隙的影响的作用就是可行的。当用纳米级铁素体浸润的线圈以及填充气隙的铁磁流体构造非优化的试验装置时，与线圈中没有填充纳米级铁素体微粒的相同单元相比，该单元多产生40％的电能。 

这些初步的结果通过构造若干不同尺寸的测试线圈并利用与上文所述相似的技术将其浸润磁性微粒进行了研究。所述线圈在线圈绕制系统中用32AWG磁导线绕制。随着具有更大导线圈数的更大的线圈将产生多种不同直径的线圈。为了说明错综复杂的内部填充包含铁磁微粒的基质的结果生产出一组线圈。这些微粒或者是来自Ferrotec(USA)公司(Nashua，NH)(product EMG 1200)，或者来自磁铁矿石。这些微粒或者以50∶50的体积比与Devcon 30精细环氧树脂混合，或者以30∶70的体积比与环氧树脂混合。得到的混合物在线圈绕制时尽可能均匀地涂敷到线圈上。″液体″的线圈是通过用微粒的液体溶液浸润线圈并将该溶液封闭就位而制备的。最后，通过超临界二氧化碳把磁性微粒冲刷进线圈而制备干线圈。当压力被释放时，二氧化碳挥发，将磁性微粒留在原处。 

通过使测试线圈穿过用上述磁体阵列和磁轭构成的磁场间隙移动对线圈进行测试。测试线圈被反复以2或3hz的频率往复移入移出该间隙。对于每个线圈测量负载电阻两端的平均电压。每个测试都进行多次重复。在环氧树脂浸渍线圈的情况下，取决于个体线圈及其尺寸，输出功率的改进有从约10％至27％范围内的提高。初始测试装置的差异的原因可能是由于不能引进如初始实验一样多和一样平均分布的磁性微粒。带有密封的磁体液体和微粒的线圈提供从约15％到25％之间的提高范围。二氧化碳浸润的线圈产生极不一致的结果。也有一些说法认为″控制″线圈与经处理的线圈不完全相同，所以整体的结果不具有可比性。所有的实验都指出放置磁性微粒无论是干的还是在基质中的都是有效的方法。把铁磁流体留在线圈中也是有效的方法。事实说明商品低摩擦铁磁流体纳米级微粒在提高线圈性能方面即使有也几乎提供不出超过磁铁矿微粒的任何优势。 

因此下文的权利要求被理解为包括上文具体说明和叙述的内容，概念性的等效内容，可以被明显替代的内容和基本上包括本发明的基本概念。本技术领域熟练的人员将认识到可以对上述本发明的优选实施例进行各种变化和修改而不背离本发明范围。所说明的实施例只是以举例为目的进行阐述而不应作为对本发明的限制。因此，需要理解的是，在附后的权利要求的范围内，本发明能够以本文具体叙述以外的其他方式实施。 

Claims (29)

1.一种动态磁性系统，其特征在于，该系统包括：

以其第一支撑表面和第二支撑表面分别支撑第一和第二磁体阵列的支撑结构，其中每个阵列中的每个磁体都设置成其磁性极性与同一阵列中紧邻磁体的极性相反，与其他磁体阵列中相对应位置的磁体的极性相同，其中每个磁体都有第一端和第二端，每个磁体都设置成其磁轴与所述支撑表面基本垂直，以及其中所述支撑结构被形成为使第一磁体阵列与第二磁体阵列对准和并列，第一磁体阵列的磁体的端部与第二磁体阵列的磁体的相应端部分隔一个间隙；

由高导磁率材料构成的至少一个磁轭，该磁轭设置成覆盖和磁性连接阵列磁体的第一端，同时使该磁体的第二端基本暴露在所述间隙中；和

尺寸和设置位置都适配在该磁体的所暴露的第二端附近的所述间隙内的载体，该载体装载线圈，使该线圈和所述磁体端部之间与磁轴基本垂直的相对运动在线圈内感应出电子流；

所述线圈被埋置于所述载体中。

2.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，其中磁轭由镍铁合金、坡莫合金或者软铁构成。

3.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，其中线圈已经被处理以便增加其导磁率。

4.如权利要求3所述的动态磁性系统，其特征在于，其中线圈的导磁性已经通过在其中包括纳米级铁素体微粒而得到提高。

5.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，该系统进一步包括第三磁体阵列，该第三磁体阵列与所述第一磁体阵列分隔第一间隙，与所述第二磁性阵列分隔第二间隙，使其设置在第一与第二阵列之间，其中第三阵列包含与第一阵列和第二阵列的磁体对准的磁体，使第一阵列的每一个所对准的磁体具有与第二阵列和第三阵列的相应的所对准磁体相同的极性，以及其中第三阵列的磁体具有基本暴露在第一和第二间隙中的端部。

6.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，该系统进一步包括至少一个与第一阵列在同一平面内的第一附加磁体阵列，和至少一个与第二阵列在同一平面内的第二附加磁体阵列，使该至少一个第一附加磁体阵列与该至少一个第二附加磁体阵列对准并且互相分隔所述间隙。

7.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述载体包括多个线圈。

8.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，其中包括用于减小摩擦的铁磁流体支承。

9.如权利要求1所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述磁体阵列是线性阵列。

10.如权利要求9所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构是静止的结构，以及所述载体相对于该支撑结构运动。

11.如权利要求10所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构和载体互相接合，这样，动态磁性系统的重复运动导致载体相对于支撑结构的振荡。

12.如权利要求11所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构和载体通过至少一个弹簧相接合。

13.如权利要求11所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构和载体通过至少一个回弹磁体相接合，该反弹磁体设置成其磁轴基本上与阵列磁体的磁轴平行。

14.如权利要求9所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述载体是静止的元件，以及所述支撑系统相对于该载体运动。

15.如根据权利要求14所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构和载体互相接合，这样，动态磁性系统的重复运动导致载体相对于支撑结构的振荡。

16.如根据权利要求15所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构和载体通过至少一个弹簧相接合。

17.如权利要求15所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构和载体通过至少一个回弹磁体相接合，该回弹磁体设置成其磁轴基本上与阵列磁体的磁轴平行。

18.一种动态磁性系统，其特征在于，该系统包括：

以其第一支撑表面和第二支撑表面分别支撑第一和第二线性磁体阵列的磁体支撑结构，其中每个线性阵列中的每个磁体都设置成其磁性极性与同一线性阵列中紧邻磁体的极性相反，与其他线性阵列中相对应位置的磁体的极性相同，其中每个磁体都有第一端和第二端，每个磁体都设置成其磁轴与所述支撑表面基本垂直，以及其中所述支撑结构被形成为使第一线性阵列与第二阵列对准和并列，第一线性阵列的磁体的并排端与第二线性阵列的磁体的相应端分隔一个间隙，每个线性阵列中的磁体的非并列端由至少一个由高导磁率材料构成的磁轭覆盖并磁性连接；和

尺寸和设置位置都适配在该磁体的所暴露的第二端附近的所述间隙内的伸长的载体，该载体装载线圈，使所述磁体支撑结构与磁轴基本垂直并相对于该载体的运动在线圈内感应出电子流，其中载体的一端包含回弹磁体，该回弹磁体的磁轴取向与磁体支撑结构上的磁体的磁轴基本平行，并且设置成通过磁性取向在回弹磁体进入所述间隙时导致磁体载体改变运动方向；

所述线圈被埋置于所述载体中。

19.如权利要求18所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述载体包括多个线圈。

20.如权利要求18所述的动态磁性系统，其特征在于，其中包括用于减小摩擦的铁磁流体支承。

21.如权利要求18所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述线圈已经被处理以便增加其导磁率。

22.如权利要求21所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述线圈的导磁率已经通过在其中包括纳米级铁素体颗粒而得到提高。

23.一种动态磁性系统，其特征在于，该系统包括：

以其第一支撑表面和第二支撑表面分别支撑第一和第二圆形磁体阵列的支撑结构，其中每个圆形阵列中的每个磁体都设置成其磁性极性与同一圆形阵列中紧邻磁体的极性相反，与其他圆形阵列中相对应位置的磁体的极性相同，其中每个磁体都有第一端和第二端，每个磁体都设置成其磁轴与所述支撑表面基本垂直，以及其中所述支撑结构被形成为使第一圆形阵列与第二圆形阵列对准和并列，第一圆形阵列的磁体的端部与第二圆形阵列的磁体的相应端部分隔一个间隙；

由高导磁率材料构成的至少一个磁轭，该磁轭设置成覆盖和磁性连接圆形阵列的磁体的第一端，同时使该磁体的第二端基本暴露在所述间隙中；和

尺寸和设置位置都适配在该磁体的所暴露的第二端附近的所述间隙内的载体，该载体装载线圈，使该线圈和所述磁体端部之间与磁轴基本垂直的相对运动在线圈内感应出电子流；

所述线圈被埋置于所述载体中。

24.如权利要求23所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述载体包括多个线圈。

25.如权利要求23所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构是圆形的结构。

26.如权利要求23所述的动态磁性系统，其特征在于，其中所述支撑结构的形状是圆缺形或扇形。

27.如权利要求23所述的动态磁性系统，其特征在于，其中包括用于减小摩擦的铁磁流体支承。

28.如权利要求23所述的动态磁性系统，其特征在于，其中线圈已经被处理以便增加其导磁率。

29.如根据权利要求28所述的动态磁性系统，其特征在于，其中线圈的导磁率已经通过在其中包括铁素体微粒而得到提高。

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