CN101479916A - 磁结构 - Google Patents

磁结构 Download PDF

Info

Publication number
CN101479916A
CN101479916A CNA2007800238520A CN200780023852A CN101479916A CN 101479916 A CN101479916 A CN 101479916A CN A2007800238520 A CNA2007800238520 A CN A2007800238520A CN 200780023852 A CN200780023852 A CN 200780023852A CN 101479916 A CN101479916 A CN 101479916A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
magnetic
magnetic cell
magnet
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007800238520A
Other languages
English (en)
Inventor
E·J·雅格
D·F·斯潘塞
D·W·克里斯琴森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Battelle Energy Alliance LLC
Original Assignee
Battelle Energy Alliance LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Battelle Energy Alliance LLC filed Critical Battelle Energy Alliance LLC
Publication of CN101479916A publication Critical patent/CN101479916A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F7/00—Magnets
    • H01F7/06—Electromagnets; Actuators including electromagnets
    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/16—Rectilinearly-movable armatures
    • H01F7/1607—Armatures entering the winding
    • H01F7/1615—Armatures or stationary parts of magnetic circuit having permanent magnet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/46—Accumulators structurally combined with charging apparatus
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/32—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from a charging set comprising a non-electric prime mover rotating at constant speed
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1869—Linear generators; sectional generators
    • H02K7/1876—Linear generators; sectional generators with reciprocating, linearly oscillating or vibrating parts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

一种被配置成产生不平衡磁场的磁结构。该磁结构可在机电和电磁装置中有利地使用。

Description

磁结构
关于政府利益的声明
本发明是在由美国能源部授予的第DE-AC07-05-1D14517号合同下的政府支持下作出的。美国政府在本发明中具有特定权利。
发明背景
发明领域
本发明一般涉及磁结构，更具体地涉及适用于电磁和机电装置和应用的磁结构。
相关技术描述
诸如例如马达、发电机以及交流发电机之类的电磁和机电装置及应用通常使用线圈和/或磁体。常规的磁结构使用单个磁体来产生磁场，或使用排列的多个磁体来产生磁场。这些磁体通常是永磁体或电磁体。
当要求输出或性能增强时，通常要增加线圈的大小或数量，或增大磁体的大小或强度。这些途径引入重量、成本、大小和耐久度问题。而且对于许多应用这些途径不实用。
发明概要
在一个方面中，一种机电系统包括一种磁结构，该磁结构包括：具有第一量值的物理性质、第一极性的第一极以及与第一极性相反的第二极性的第二极的第一磁元件；和具有不同于第一量值的第二量值的物理性质、第一极性的第一极以及第二极性的第二极的第二磁元件；以及被配置成保持第一和第二磁元件分开一段比周围距离更近的距离且第一磁元件的第一极大致上正对第二磁元件的第一极的支撑结构。在一个实施例中，第一磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，第二磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，物理性质是长度，第一量值大于第二量值。在一个实施例中，支撑结构被配置成将磁元件固定在一个位置以产生包括具有高梯度磁场的区域的不平衡磁场。在一个实施例中，支撑结构被配置成便于磁结构和线圈系统相对于彼此运动。在一个实施例中，当磁结构相对于线圈系统运动时，该区域穿过线圈系统。在一个实施例中，该系统被配置成接收机械力并响应于机械力的接收而产生电信号。在一个实施例中，该系统被配置成接收电信号并响应于电信号的接收而产生机械力。在一个实施例中，该线圈系统包括多个线圈。在一个实施例中，多个线圈包括缠绕在第一方向轴周围的第一线圈和缠绕在不同于第一方向的第二方向轴周围的第二线圈。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对线圈。在一个实施例中，多个线圈中一对线圈的第一线圈包括按照第一方向缠绕的第一金属线，而该对线圈中的第二线圈包括按照与第一方向相反的第二方向缠绕的第二金属线。在一个实施例中，该系统还包括机械传动系统。在一个实施例中，该机械传动系统被配置成便于磁结构和线圈系统之间的相对线性运动。在一个实施例中，该机械传动系统被配置成便于磁结构和线圈系统之间的相对转动。在一个实施例中，该系统被配置成便于磁结构相对于线圈系统的相对圆周运动。在一个实施例中，第一磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面，而且第二磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面。在一个实施例中，将基本半螺旋管状表面形成所需尺寸以在第一磁元件和第二磁元件之间构成基本螺旋管状空腔。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈。在一个实施例中，磁结构包括第一磁结构和第二磁结构之间的基本螺旋管状空腔。
在一个方面中，一种发电方法包括，通过将第一磁元件和第二磁元件定位成相隔一定距离而且相同极基本彼此相对来产生磁场，该磁场相对于磁元件不平衡且被压缩在毗邻多个磁体元件的区域内，并便于线圈系统和磁场之间的相对运动。在一个实施例中，磁元件包括永磁体。在一个实施例中，该方法还包括整流线圈系统中所产生的电流。在一个实施例中，该方法还包括在能量存储系统中存储能量。在一个实施例中，便于相对运动包括使永磁体相对于线圈系统运动。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体沿着大致线性的路径运动。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体沿着大致圆形的路径运动。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体旋转。在一个实施例中，该方法还包括优化非平衡磁场的压缩区域中的梯度。在一个实施例中，线圈系统包括按照第一方向缠绕的第一线圈和按照不同于第一方向的第二方向缠绕的第二线圈。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体沿着大致圆形的路径运动。在一个实施例中，第一磁元件具有基本半螺旋管状表面，而且第二磁元件具有基本半螺旋管状表面。在一个实施例中，将基本螺旋管状表面形成所需尺寸以在第一磁元件和第二磁元件之间构成基本螺旋管状空腔。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈。
在一个方面中，一种产生机械力的方法包括，通过将第一磁元件和第二磁元件定位成相隔一定距离而且相同极基本彼此相对来产生磁场，该磁场相对于磁元件不平衡且被压缩在毗邻多个磁体元件的区域内，和通过靠近磁元件的线圈系统传导电流。在一个实施例中，该电流是交变电流。在一个实施例中，磁元件包括永磁体。在一个实施例中，该方法还包括便于磁元件与线圈系统之间的相对运动。在一个实施例中，便于相对运动包括使永磁体相对于线圈系统运动。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体沿着大致线性的路径运动。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体沿着大致圆形的路径运动。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体旋转。在一个实施例中，该方法还包括优化非平衡磁场的压缩区域中的梯度。在一个实施例中，线圈系统包括按照第一方向缠绕的第一线圈和按照不同于第一方向的第二方向缠绕的第二线圈。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，使永磁体相对于线圈系统运动包括使永磁体沿着大致圆形的路径运动。在一个实施例中，第一磁元件具有基本半螺旋管状表面，而且第二磁元件具有基本半螺旋管状表面。在一个实施例中，将基本螺旋管状表面形成所需尺寸以在第一磁元件和第二磁元件之间构成基本螺旋管状空腔。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈。
在一个方面中，一种系统包括：外壳；包含在该外壳内的机电系统，该机电系统包括线圈系统和磁结构，该磁结构包括：具有第一量值的物理性质、第一极性的第一极以及与第一极性相反的第二极性的第二极的第一磁元件；和具有不同于第一量值的第二量值的物理性质、第一极性的第一极以及第二极性的第二极的第二磁元件；和被配置成定位第一和第二磁元件以使它们相距一距离且第一磁元件的第一极大致上正对第二磁元件的第一极以相对于第一和第二磁元件产生不平衡磁场的支撑结构；以及包含在该外壳内的能量存储装置。在一个实施例中，第一磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，第二磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，物理性质是长度，第一量值大于第二量值。在一个实施例中，不平衡磁场包括其中磁场被压缩的区域。在一个实施例中，支撑结构被配置成便于磁结构和线圈系统相对于彼此运动。在一个实施例中，当磁结构相对于线圈系统运动时，该区域穿过线圈系统。在一个实施例中，该线圈系统包括多个线圈。在一个实施例中，多个线圈包括按照第一方向缠绕的第一线圈和按照不同于第一方向的第二方向缠绕的第二线圈。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对线圈。在一个实施例中，多个线圈中的一对线圈的第一线圈包括按照第一方向缠绕的第一金属线，而该对线圈的第二线圈包括按照与第一方向相反的第二方向缠绕的第二金属线。在一个实施例中，物理性质是强度，第一量值大于第二量值。在一个实施例中，线圈系统包括绝缘板上的迹线。在一个实施例中，线圈系统包括多个绝缘板上的多个迹线。在一个实施例中，该系统被配置成便于磁结构相对于线圈系统的相对圆周运动。在一个实施例中，第一磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面，而且第二磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面。在一个实施例中，将基本半螺旋管状表面形成所需尺寸以在第一磁元件和第二磁元件之间构成基本螺旋管状空腔。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈。
在一个方面中，一种机电系统包括：用于产生磁场的第一装置，用于产生磁场的第二装置，用于将用于产生磁场的第一和第二装置相对于彼此定位以产生压缩在毗邻用于产生压缩磁场的装置的区域中的不平衡磁场的装置，用于传导电流的装置，以及用于便于压缩区域与用于传导电流的装置之间相对运动的装置。在一个实施例中，用于产生磁场的装置包括永磁体。在一个实施例中，用于传导电流的装置包括一对线圈，该对中的第一线圈包括按照第一方向缠绕第一匝数且具有第一周长的第一金属线，该对中的第二线圈包括按照不同于第一方向的第二方向缠绕不同于第一匝数的第二匝数且具有不同于第一周长的第二周长的第二金属线。在一个实施例中，第一匝数大于第二匝数，而第一周长小于第二周长。在一个实施例中，用于传导电流的装置还包括配置成将第一线圈耦合到第二线圈以使第一线圈对输出上电势的贡献与第二线圈对该电势的贡献具有相同极性的耦合。在一个实施例中，该系统被配置成便于该区域相对于用于传导电流的装置的相对圆周运动。在一个实施例中，用于产生磁场的第一装置具有基本半螺旋管状表面，而且用于产生磁场的第二装置具有基本半螺旋管状表面。在一个实施例中，将基本半螺旋管状表面形成所需尺寸以在第一和第二用于产生磁场的装置之间构成基本螺旋管状空腔。在一个实施例中，用于传导电流的装置包括基本螺旋管状的线圈。
在一个方面中，一种系统包括：具有基本半螺旋管状表面的第一磁元件，具有基本半螺旋管状表面的第二磁元件，以及配置成保持第一磁元件和第二磁元件分开以在第一和第二磁元件之间构成基本螺旋管状空腔的支撑结构。在一个实施例中，该系统还包括线圈系统。在一个实施例中，第一磁体元件实质上等同于第二磁元件。在一个实施例中，第一磁元件的长度比第二磁元件的长度长。在一个实施例中，第一磁元件包括基本圆柱状永磁体。在一个实施例中，第一磁元件具有第一量值的物理性质、第一极性的第一极以及与第一极性相反的第二极性的第二极，而第二磁元件具有不同于第一量值的第二量值的物理性质、第一极性的第一极以及第二极性的第二极，以及支撑结构被配置成保持第一和第二磁元件分开一段比周围距离更近的距离且第一磁元件的第一极大致上正对第二磁元件的第一极。在一个实施例中，第一磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，第二磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，物理性质是长度，第一量值大于第二量值。在一个实施例中，支撑结构被配置成将磁元件固定在一个位置以产生包括具有高梯度磁场的区域的不平衡磁场。在一个实施例中，支撑结构被配置成便于磁元件和线圈系统相对彼此的运动。在一个实施例中，当磁元件相对于线圈系统运动时，该区域穿过线圈系统。在一个实施例中，该系统被配置成接收机械力并响应于机械力的接收而产生电信号。在一个实施例中，该系统被配置成接收电信号并响应于电信号的接收而产生机械力。在一个实施例中，该线圈系统包括多个线圈。在一个实施例中，多个线圈包括缠绕在第一方向轴周围的第一线圈和缠绕在不同于第一方向的第二方向轴周围的第二线圈。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对线圈。在一个实施例中，多个线圈中的一对线圈的第一线圈包括按照第一方向缠绕的第一金属线，而该对线圈的第二线圈包括按照与第一方向相反的第二方向缠绕的第二金属线。在一个实施例中，该系统还包括机械传动系统。在一个实施例中，该机械传动系统被配置成便于磁元件和线圈系统之间的相对线性运动。在一个实施例中，该机械传动系统被配置成便于磁元件和线圈系统之间的相对转动。在一个实施例中，该系统被配置成便于磁元件相对于线圈系统的相对圆周运动。
在一个方面中，一种机电系统包括：磁结构，该磁结构包括具有第一强度、第一极性的第一极以及与第一极性相反的第二极性的第二极的第一磁元件，和具有约等于第一强度的第二强度、第一极性的第一极以及第二极性的第二极的第二磁元件，以及被配置成保持第一和第二磁元件分开一段距离且第一磁元件的第一极大致上正对第二磁元件的第一极的支撑结构；线圈系统；以及被配置成便于磁结构相对于线圈系统的相对运动的悬挂系统，其中磁结构被配置成在毗邻磁结构的区域中产生具有梯度的磁场，该梯度至少与具有五倍于第一强度的强度的单磁体的梯度一样大。在一个实施例中，在毗邻磁结构的区域中的该梯度至少与具有七倍于第一强度的强度的单磁体的梯度一样大。
在一个方面中，一种机电系统包括：线圈系统，包括第一线圈和相对于第一线圈不匹配且耦合到第一线圈的第二线圈；以及被配置成相对于线圈系统运动的磁结构。在一个实施例中，该系统被配置成接收机械力并响应于机械力的接收而产生电信号。在一个实施例中，该系统被配置成接收电信号并响应于电信号的接收而产生机械力。在一个实施例中，第一线圈包括按照第一方向缠绕的第一金属线，而第二线圈包括按照不同于第一方向的第二方向缠绕的第二金属线。在一个实施例中，第一线圈具有第一等效直径，而第二线圈具有不同于第一等效直径的第二等效直径。在一个实施例中，磁结构包括具有第一极性的第一极和与第一极性相反的第二极性的第二极的第一磁元件、具有第一极性的第一极和第二极性的第二极的第二磁元件、以及配置成保持第一和第二磁元件分开一段比周围距离更短的距离且第一磁元件的第一极大致上正对第二磁元件的第一极的支撑结构。在一个实施例中，第一磁元件包括稀土磁体。在一个实施例中，第一磁元件和第二磁元件具有不同的长度。在一个实施例中，支撑结构被配置成将磁元件固定在一个位置以产生相对于磁结构的不平衡磁场，该不平衡磁场包括具有高梯度磁场的区域。在一个实施例中，该系统还包括机械传动系统。在一个实施例中，该机械传动系统被配置成便于磁结构和线圈系统之间的相对线性运动。在一个实施例中，该机械传动系统被配置成便于磁结构和线圈系统之间的相对转动。在一个实施例中，第一线圈和第二线圈具有不同的长度。在一个实施例中，第一线圈和第二线圈具有不同的宽度。在一个实施例中，第一线圈和第二线圈具有相对于矢径的不同截面。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一直径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一直径的第二直径的第二金属线。在一个实施例中，第一线圈包括绝缘材料层上的迹线。在一个实施例中，第一线圈对线圈系统输出的电势的贡献与第二线圈对该电势的贡献具有相同的极性。在一个实施例中，线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对不匹配线圈。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈架(coil form)。在一个实施例中，磁结构包括具有基本半螺旋管状表面的永磁体。在一个实施例中，该磁结构包括基本螺旋管状空腔。
在一个方面中，一种发电方法包括将一对不匹配线圈耦合到一起并使磁结构相对于该对线圈运动。在一个实施例中，将该对线圈耦合到一起包括按照串-并联配置将该对线圈耦合到一起。在一个实施例中，该方法还包括整流线圈系统中所产生的电流。在一个实施例中，该方法还包括在能量存储系统中存储能量。在一个实施例中，该方法还包括利用磁结构产生压缩磁场。在一个实施例中，该对线圈包括缠绕在第一方向轴周围的第一线圈和缠绕在不同于第一方向的第二方向轴周围的第二线圈。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，该对不匹配线圈缠绕在基本螺旋管状的线圈架上。在一个实施例中，磁结构包括具有基本半螺旋管状表面的永磁体。在一个实施例中，该磁结构包括基本螺旋管状空腔。
在一个方面中，一种系统包括：外壳；包含在该外壳中的机电系统，该机电系统包括磁结构、包括第一线圈和相对于第一线圈不匹配且耦合到第一线圈的第二线圈的线圈系统、以及配置成便于磁结构和线圈系统之间相对运动的支撑结构；以及包含在该外壳中并耦合到线圈系统的能量存储装置。在一个实施例中，磁结构被配置成产生压缩磁场。在一个实施例中，该压缩磁场相对于磁结构不平衡。在一个实施例中，线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对线圈。在一个实施例中，第一线圈按照第一方向缠绕而第二线圈按照不同于第一方向的第二方向缠绕。在一个实施例中，第一线圈包括第一匝数，而第二线圈包括不同于第一匝数的第二匝数。在一个实施例中，第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而第二线圈包括具有不同于第一半径的第二半径的第二金属线。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈架。在一个实施例中，磁结构包括具有基本半螺旋管状表面的永磁体。在一个实施例中，该磁结构包括基本螺旋管状空腔。
在一个方面中，一种机电系统包括：用于产生磁场的装置；线圈系统，包括用于传导电流的第一装置和用于传导电流的第二装置，第二装置耦合到用于传导电流的第一装置并相对于用于传导电流的第一装置不匹配；以及用于便于用于产生磁场的装置与用于传导电流的第一和第二装置之间相对运动的装置。在一个实施例中，用于产生磁场的装置包括多个永磁体。在一个实施例中，用于产生磁场的装置被配置成产生压缩磁场。在一个实施例中，用于传导电流的第一装置对线圈系统输出上电势的贡献与用于传导电流的第二装置对该电势的贡献具有相同的极性。在一个实施例中，用于传导电流的第一装置包括绝缘层上的导电迹线。在一个实施例中，该线圈系统包括基本螺旋管状线圈架。在一个实施例中，用于产生磁场的装置包括具有基本半螺旋管状表面的永磁体。在一个实施例中，用于产生磁场的装置包括基本螺旋管状的空腔。
在一个方面中，一种机电系统包括：外壳；包含在该外壳中的线圈系统；包含在该外壳中的能量存储系统；包含在该外壳中的磁结构，该磁结构包括多个分开的磁元件且相同极正对在一起；以及配置成便于磁结构和线圈系统之间相对运动的悬挂系统。在一个实施例中，该机电系统还包括耦合到线圈系统和能量存储系统的能量转换控制系统。在一个实施例中，该外壳具有小于3.2立方英寸的内容积。在一个实施例中，该系统被配置成通过在能量存储系统中存储约18.24焦耳能量来响应超过五分钟时间段的10Hz频率正弦激励。在一个实施例中，能量存储系统包括超级电容器。在一个实施例中，该系统被配置成通过在能量存储系统中存储至少18焦耳能量来响应超过五分钟时间段的10Hz频率的正弦波激励。在一个实施例中，能量存储系统的电压水平是约3伏特。在一个实施例中，该系统被配置成通过在能量存储系统中存储至少16焦耳能量来响应超过五分钟时间段的10Hz频率的方波激励。在一个实施例中，能量存储系统的电压水平是约2.83伏特。在一个实施例中，该系统被配置成在约2.7伏特电压水平下通过向180欧姆的负载提供至少14焦耳能量来响应超过五分钟时间段的10Hz频率的正弦波激励。在一个实施例中，该系统被配置成在约2.4伏特电压水平下通过向90欧姆的负载提供至少11焦耳能量来响应超过五分钟时间段的10Hz频率的正弦波激励。
附图简述
附图中元件的大小和相对位置不一定是按比例绘制的。比方说，多个元件的形状和角度没有按比例绘制，而且这些元件的一部分被任意地放大和定位以提高绘图清晰性。而且，如所绘制的各元件的特定形状不一定旨在传递任意有关特定元件真实形状的信息，仅仅是为了附图中识别的方便而选择。
图1是双金属线圈的实施例的直径截面图。
图2是根据本公开的多线圈系统的实施例的侧平面图。
图3是根据本公开的多线圈系统的另一实施例的侧平面图。
图4是根据本公开的多线圈系统的另一实施例的俯视图。
图5是图4中所示的多线圈系统的实施例的仰视图。
图6是图4中所示的多线圈系统的实施例的另一俯视图。
图7是图4中所示的多线圈系统的实施例的侧截面图。
图8是根据本公开的多线圈系统的另一实施例的侧截面图。
图9是适用于图8的多线圈系统的实施例的层的实施例的俯视图。
图10是适用于图8的多线圈系统的实施例的迹线的实施例的侧截面图。
图11是适用于图8的多线圈系统的实施例的层的另一实施例的俯视图。
图12是适用于图8的多线圈系统的实施例的迹线的另一实施例的侧截面图。
图13是根据本公开的多线圈系统的另一实施例的侧截面图。
图14是示出多线圈系统的实施例中多对线圈的相对物理位置的功能框图。
图15是示出图14中所示的线圈对的串并联耦合的实施例的功能框图。
图16A和16B是由永磁体产生的磁通量的图解说明。
图17A和17B是由相同极彼此正对并在周围距离与基本接触位置之间固定在一起的两个永磁体产生的磁通量的图解说明。
图18A和18B是由不平衡磁结构的一个实施例产生的磁通量的图解说明，该不平衡磁结构具有相同极彼此正对并在周围距离与基本接触位置之间固定在一起的两个不同长度的永磁体。
图19A和19B是由不平衡磁结构的另一实施例产生的磁通量的图解说明，该不平衡磁结构具有相同极彼此正对并在周围距离与基本接触位置之间固定在一起的两个不同长度的永磁体。
图20A和20B是由不平衡磁结构的又一实施例产生的磁通量的图解说明，该不平衡磁结构具有相同极彼此正对并在周围距离与基本接触位置之间固定在一起的两个不同长度的永磁体。
图21是不平衡磁结构的另一实施例的侧截面视图。
图22是不平衡磁结构的又一实施例的侧截面视图。
图23是电池的一个实施例的直径截面图。
图24是电池的另一实施例的侧截面图。
图25是机电系统的一个实施例的直径截面图。
图26是机电系统的另一实施例的直径截面图。
图27是不平衡磁结构的另一实施例的侧截面图。
图28是线圈系统的另一实施例的视图。
发明详述
在以下描述中，陈述了某些细节以提供对装置、方法、以及物品的各种实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将可理解，在没有这些细节的情况下也可实现其它实施例。在其它实例中，没有具体示出或描述本发明与磁结构、线圈、电池、线性发电机、以及控制系统相关联的已知结构和方法，以避免不必要地混淆各实施例的描述。
贯穿说明书及所附权利要求书，除非上下文需要其他，否则单词“包括”及其诸如“包括”和“包括”之类的变体应以开放、包含的意义来解释，即为“包括，但不限于”。
贯穿此说明书，对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性被包含于至少一个实施例中。因此，在贯穿此说明书的各个地方，短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现不一定指代相同实施例或所有实施例。而且，特定特征、结构或特性可以任何适合的方式组合在一个或多个实施例中以获得另外的实施例。
标题仅仅是为了方便而提供，而不是解释此公开或要求保护的发明的范围或意义。
图1是双金属线圈100的一个实施例的直径截面图。线圈100包括非磁性绕组架102、非磁性的导电绕组104以及导磁绕组106。将诸如导电绕组104之类的导电绕组与诸如导磁绕组106之类的导磁绕组一起使用，便于聚集穿过诸如线圈100的绕组104之类的导电线圈绕组或由其产生的磁场。聚集磁场能显著提高线圈100的效率。例如，当在发电机中使用线圈100时，因为磁结构穿过线圈100导电绕组104产生电子流，同时导磁绕组106将磁通量聚集在导电绕组104中并导致线圈100的功率输出增大。
导电绕组104的第一层108和第二层110缠绕到绕组架102上。在一个实施例中，导电绕组104是连续的。在其它实施例中，导电绕组104可包括多个绕组，这些绕组可以串联或并联地电连接。导磁绕组106的第一层112缠绕在导电绕组104的第二层110上。导电绕组104的第三层114和第四层116缠绕在导磁绕组106的第一层112上。导磁绕组106的第二层118缠绕在导电绕组104的第四层116上。导电绕组104的第五层119缠绕在导磁绕组106的第二层118上。
导电绕组104可包括任意合适的导电材料，例如诸如铜、涂银或涂锡的铜、铝、银、金、和/或合金之类的金属材料。导电绕组104可包括例如实心金属线、绞合线、扭绞线、绝缘绞合线、薄片或其组合。例如，可使用辫编线。导电绕组104的大小与图示可有很大不同，而且可显著小于或显著大于所示。通常用绝缘材料120覆盖导电绕组104。导电绕组104耦合到线圈100的导线122、124。
导磁绕组106可包括任意合适的导磁材料，例如诸如比方说镍、镍/铁合金、镍/锡合金、镍/银合金、塑料磁屏蔽、和/或镍/铁/铜/钼合金之类的磁屏蔽材料。可买到数种商标的磁屏蔽材料，包括MuMetal
Figure A200780023850D0031160529QIETU
、Hipernom
Figure A200780023850D0031160529QIETU
、HyMu80
Figure A200780023850D0031160529QIETU
、以及Permalloy
Figure A200780023850D0031160529QIETU
。导磁绕组106可包括例如实金属线、绞合线、扭绞线、绝缘绞合线、薄片或其组合。导磁绕组106的大小与图示可有很大不同，而且可实质上小于或实质上大于所示。通常用绝缘材料126覆盖导磁绕组106。如连接128所示，导磁绕组106形成封闭的回路，而且如图所示地连接到接地130。
可使用导电绕组和导磁绕组的层的其它配置。例如，m层导电绕组可与n层导磁绕组交替，而不是如图所示地两层导电绕组与一层导磁绕组交替，其中m和n为正整数。在另一示例中，m和n不需要保持恒定。例如，层的数量可增加或减少。一示例层的模式可以是2E，1M，3E，2M，4E，其中E表示导电层而M表示导磁层。
通常，第一层和最后一层构成导电绕组104的层。在一个实验性实施例中，其中第一和最后一层构成导电绕组104的配置比当最后一层构成导磁绕组106时的配置在发电机应用中产生更佳性能。在另一示例中，可使用多个导电绕组。在2006年6月26日提交的题为“BI-METAL COIL”的共同待审的美国专利申请No.11/475,389中描述了双金属线圈的另外的示例实施例。
图2是多线圈系统200的一实施例的功能框图。系统200包括第一线圈202、第二线圈204、以及线圈架206。如图所示，两个线圈202和204缠绕在单个线圈架206上。在一些实施例中，可对第一和第二线圈使用单独的线圈架。在一些实施例中，线圈架或多个线圈架的直径可以不同。如图所示，线圈架206是圆柱形状。可使用其它线圈架形状，诸如基本螺旋管状线圈架(参见图28)。基本螺旋管状线圈架可包括例如精确螺旋管状线圈架、反映出制造公差的螺旋管状线圈架、或诸如椭圆状线圈架之类的变形螺旋管状线圈架。
第一线圈202包括金属线208。金属线208在线圈架206上的绕组207中缠绕第一匝数。金属线208具有由第一厚度210限定的周长。在金属线为圆形的情况下，厚度是金属线的直径而周长是金属线的圆周长，且直径与圆周长根据下式相关：
圆周长＝π×直径
金属线208还具有等效直径，该等效直径是金属线相对于矢径的截面积除以周长。在圆形金属线的情况下，等效直径可根据下式定义：
等效直径＝直径/周长
在一些实施例中，可使用具有不同形状的金属线。不一定要使用圆形金属线。
第一线圈202按照方向箭头212所示的第一方向Y缠绕。第一线圈202具有第一导线214和第二导线216。第二线圈204包括金属线218。金属线218在线圈架206上的绕组217中缠绕第二匝数。在其中金属线218是圆形的情况下，金属线218具有由第二厚度220或直径限定的圆周长。第二线圈204按照方向箭头222所示的第二方向Z缠绕。第二线圈具有第一导线224和第二导线226。为了便于说明，省略了线圈202、204的绕组207、217的细节。例如，在绕组207、217中线圈202、204通常可分别具有多个层。在某些实施例中，线圈202、204可具有例如数百匝。
金属线208、218可包括任意合适的导电材料，例如诸如铜、涂银或涂锡的铜、铝、银、金、和/或合金之类的金属材料。金属线208、218可包括例如实心金属线、绞合线、扭绞线、绝缘绞合线、薄片或其组合。例如，可使用辫编线。线圈202、204的大小与图示可有很大不同，而且可显著小于或显著大于所示。通常用绝缘材料(参见图1中的绝缘材料120)覆盖金属线208、218。
系统200还具有被配置成沿用虚线表示的轴230运动穿过线圈架206的可任选磁结构228。例如，可使用悬挂系统(例如参见图7中的悬挂系统432)以便于磁结构228沿轴230穿过线圈架206的运动。磁结构228可以是常规的单个磁体或可使用其它磁结构，诸如以下描述的和在2006年6月26日提交的题为“Magnetic Structure”的共同待审的美国专利申请No.11/475,858中所描述的结构。如图所示，磁结构228可被配置成沿着大致线性的路径运动穿过线圈架206。在某些实施例中，磁结构228可被配置成沿着其它路径运动穿过线圈架206。例如，在螺旋管状线圈的情况下可使用大致圆形的路径。(参见图28)。
如图所示，第一和第二线圈202、204是不匹配的，因为它们至少具有一个不同的物理性质。线圈的示例物理性质包括长度、宽度、直径、相对于矢径的截面积、等效直径以及电导率。如图所示，至少两个物理性质不同。具体地，第一厚度210小于第二厚度220，而第一匝数n大于第二匝数m。此外，第一方向Y不同于第二方向Z。在一些实施例中，第一线圈202的绕组207的匝数n可以等于或小于第二线圈204的绕组217的匝数m。在一些实施例中，第一厚度210可以等于或大于第二厚度220。可将系统200例如作为发电机使用，以响应于磁结构228穿过线圈架206的运动来产生电能。
如图所示，第一线圈202的第一导线214耦合到第二线圈204的第二导线226。可任选的负载232耦合在第一线圈的第二导线216与第二线圈的第一导线224之间。在所说明的实施例中，第一线圈202将提供响应于磁结构228穿过线圈架206的运动在第一线圈202的第二导线216与第二线圈204的第一导线224之间所产生的电势V的最大电压分量，其中第一和第二线圈202、204响应于运动贡献相同极性的电势分量。此外，第二线圈204将提供流经负载232的电流i的最大分量，其中线圈202、204响应于运动贡献相同方向的电流。
在一些实施例中，第一线圈202可以不同的方式耦合到第二线圈204。例如，在一些实施例中，第一线圈202的第一导线214可耦合到第二线圈204的第一导线224，而负载232可耦合跨接在第一线圈202的第二导线216与第二线圈204的第二导线226之上。在另一示例中，第一线圈202的第二导线216可耦合到第二线圈204的第一导线224，而负载232可耦合跨接在第一线圈202的第一导线214与第二线圈224的第二导线226之上。在另一示例中，第一线圈202的第二导线216可耦合到第二线圈204的第二导线226，而负载232可耦合跨接在第一线圈202的第一导线214与第二线圈204的第一导线224之上。在另一示例中，第一线圈202的第一导线214可耦合到第二线圈204的第一导线224，第一线圈202的第二导线216可耦合到第二线圈204的第二导线226，而负载232可耦合跨接在该耦合导线对之上。
一些实施例可使用按照多种方式耦合到一起的另外的线圈和/或线圈对。一些实施例可使用一个或多个双金属线圈。参见例如图1的双金属线圈100。例如，在某些实施例中第一线圈202、第二线圈204、或这两个线圈可包括双金属线圈。在一些实施例中，磁结构228可被配置成沿着第一和第二线圈202、204运动，而不是穿过线圈202、204。在一些实施例中，第一和第二线圈可包括一串耦合到一起的金属线段，代替或除了缠绕在线圈架上的金属线。
图3是多线圈系统300的另一实施例的功能框图。系统300包括第一线圈302、第二线圈304、以及线圈架306。如图所示，两个线圈302和304缠绕在单个线圈架306上。在一些实施例中，可对第一和第二线圈302、304使用单独的线圈架。在一些实施例中，线圈架或多个线圈架的直径可以不同。
第一线圈302包括第一厚度310的金属线308，其按照如方向箭头312所示的第一方向Y在线圈架306上缠绕第一匝数n。第一线圈302具有第一导线314和第二导线316。第二线圈304包括第二厚度320的金属线318，其按照如方向箭头312所示的相同方向Y缠绕第二匝数m。在一些实施例中典型的线圈可具有例如数百匝。第二线圈304具有第一导线324和第二导线326。为了便于说明，省略了线圈302、304的绕组307、317的细节。例如，线圈302、304通常可分别具有多层绕组。如上相对于图2的金属线208、218所讨论地，金属线308、318可包括任意适合的导电材料，且通常被绝缘材料涂覆。可对金属线308、318定义周长和等效直径。
系统300还具有被配置成沿用虚线表示的轴330运动穿过线圈架306的可任选磁结构328。例如，可使用悬挂系统(例如参见图7中的悬挂系统432)以便于磁结构328沿轴330穿过线圈架306的运动。磁结构328可以是常规的单个磁体或可使用其它磁结构，诸如以下描述的和在2006年6月26日提交的题为“Magnetic Structure”的共同待审的美国专利申请No.11/475,858中所描述的结构。
如图所示，第一厚度310小于第二厚度320，而第一匝数n大于第二匝数m。因此，线圈302、304不匹配。在一些实施例中，第一线圈302的匝数n可以等于或小于第二线圈304的匝数m。在一些实施例中，第一厚度310可以等于或大于第二厚度320。可将系统300例如作为发电机使用，以响应于磁结构328穿过线圈架306的运动来产生电能。
如图所示，第一线圈302的第二导线316耦合到第二线圈304的第一导线324。可任选的负载332耦合在第一线圈302的第一导线314与第二线圈304的第二导线326之间。在所说明的实施例中，第一线圈302将提供响应于磁结构328穿过线圈架306的运动在第一线圈202的第一导线314与第二线圈304的第二导线326之间所产生的电势V的最大电压分量，其中第一和第二线圈304、204响应于运动贡献相同极性的电势分量。此外，第二线圈304将提供流经负载332的电流i的最大分量，其中两个线圈响应于运动贡献相同方向的电流。
在一些实施例中，第一线圈302可以不同的方式耦合到第二线圈304。例如，在一些实施例中，第一线圈302的第一导线314可耦合到第二线圈304的第一导线324，而负载332可耦合跨接在第一线圈302的第二导线316与第二线圈304的第二导线326之上。在另一示例中，第一线圈302的第一导线314可耦合到第二线圈304的第二导线326，而负载332可耦合跨接在第一线圈302的第二导线316与第二线圈304的第一导线324之上。在另一示例中，第一线圈302的第二导线316可耦合到第二线圈304的第二导线326，而负载332可耦合跨接在第一线圈302的第一导线314与第二线圈304的第一导线324之上。在另一示例中，第一线圈302的第一导线314可耦合到第二线圈304的第一导线324，第一线圈302的第二导线316可耦合到第二线圈304的第二导线326，而负载332可耦合跨接在该耦合导线对之间。
一些实施例可使用按照多种方式耦合到一起的另外的线圈和/或线圈对。一些实施例可使用一个或多个双金属线圈。例如，在某些实施例中第一线圈302、第二线圈304、或这两个线圈可包括双金属线圈(参见图1的双金属线圈100)。在一些实施例中，磁结构328可被配置成沿着第一和第二线圈302、304运动，而不是穿过线圈302、304。在一些实施例中，第一和第二线圈可包括一串耦合到一起的金属线段，代替或除了缠绕在线圈架上的金属线。
图4到7示出使用不匹配线圈的多线圈系统400的另一实施例。为了便于说明，图4到7没有按比例绘制。图4是多线圈系统400的俯视图。多线圈系统400包括具有上表面404的绝缘材料层402。绝缘材料层402可包括例如集成电路板、绝缘的衬底或薄膜或薄板。可购买的绝缘材料例如为商标Mylar
Figure A200780023850D0031160529QIETU
的绝缘材料。第一导电绕组或迹线406在绝缘材料层402的上表面404上形成第一线圈408。第一导电迹线406可包括诸如例如铜、铝、金、和银以及合金之类的任意适合的导电材料。可使用用于在衬底上形成迹线的公知技术，诸如连同RFID器件和天线所使用的技术。绝缘材料层402具有开口410。导电迹线406具有第一厚度412，当从上面看时其按照相对于开口410的第一方向Y缠绕。第一导电迹线406还具有第一匝数n，所示为4匝。迹线406不一定是按比例绘制的，且可使用任意匝数n。用于小型发电机的典型实施例可具有例如一到十五匝。第一线圈408具有第一端子414和第二端子416。
图5是图4中所示的多线圈系统400的实施例的仰视图。绝缘材料层402具有下表面418。第二导电绕组或第二迹线420在绝缘材料层402的下表面418上形成第二线圈422。第二导电迹线420可包括诸如例如铜、铝、金、和银以及合金之类的任意适合的导电材料。可使用用于在衬底上形成迹线的公知技术，诸如连同RFID器件和天线所使用的技术。导电迹线420具有第二厚度424，当从上面看时其按照相对于开口410的第二方向Z缠绕。电迹线420具有第二匝数m，所示为两匝。迹线420不一定是按比例绘制的，且可使用任意匝数m。用于小型发电机的典型实施例可具有例如一到十五匝。第二线圈422具有第一端子426和第二端子428。
如图4中所示，当从上面看时第一方向Y相对于开口410具有顺时针取向。当从上面看时第二方向Z相对于开口410具有逆时针取向。然而，当从下往上看时，(如图5所示)，第二方向Z相对于开口410具有顺时针取向。图6是系统400的另一俯视图，且示出当从相同角度观看时，即从上面看，第一方向Y与第二方向Z相反。在一些实施例中，当从相同角度观看时，例如从上面看时，第一和第二线圈408、422都可以按照相对于开口410相同的方向(诸如方向Y)缠绕。
图7是图4-6中所示的多线圈系统400的一个实施例的侧视图，示出可任选的磁结构430和悬挂系统432，其中悬挂系统432便于磁结构430穿过开口410。图7中省略了一些细节以便于说明。可将系统400配置为用作发电机，以响应于磁结构430穿过线圈架410的运动来产生电能。还可将系统400配置为用作马达，以响应于对线圈408、422施加电能使磁结构430运动。在所说明的配置成发电机的实施例中，当第一线圈408的第一端子414耦合到第二线圈422的第二端子428时，第一线圈408将提供响应于磁结构430穿过第一和第二线圈408和422在第一线圈408的第二端子416与第二线圈422的第一端子426之间所产生电势的最大电压分量，其中第一线圈408和第二线圈422响应于运动贡献相同极性的电压分量。此外，第二线圈422将提供电流i的最大分量，其中线圈408、422响应于运动贡献相同方向的电流。
一些实施例可使用按照多种方式耦合到一起的另外的线圈和/或线圈对。一些实施例可使用一个或多个双金属线圈。例如，在一些实施例中，第一线圈408、第二线圈422、或这两个线圈可包括双金属线圈(参见图1的双金属线圈100，以及在2006年6月26日提交的题为“Bi-Metal Coil”的共同待审美国专利申请No.11/475,389中所示的双金属线圈)。在一些实施例中，磁结构430可被配置成沿着或绕第一和第二线圈408、422运动，而不是穿过线圈408、422。在一些实施例中，第一和第二线圈可包括一串耦合到一起的迹线段，代替或除了缠绕迹线。
图8到图11示出使用不匹配线圈的多线圈系统800的另一实施例。图8是多线圈系统800的侧截面视图。系统800包括第一线圈802和第二线圈804。第一线圈802的至少一个物理性质或特性不同于第二线圈804的相应物理性质或特性。
第一线圈802包括n个绝缘材料叠层806。图9示出第一线圈802的层806的一个实施例的俯视图。任意数量n层绝缘材料806可被一起层叠在第一线圈802中。例如，一些实施例可具有单层绝缘材料806，而其它实施例可使用数百层绝缘材料806。绝缘材料层806可包括例如集成电路板、绝缘的衬底或薄膜或薄板。可购买的绝缘材料例如是商标Mylar
Figure A200780023850D0031160529QIETU
的绝缘材料。如图9中更具体所示地，当从上面看时，n层806具有按照相对于层806中的中心孔810的第一方向Y缠绕的导电迹线808。导电迹线808可包括诸如例如铜、铝、金、和银以及合金之类的任意适合的导电材料。可使用用于在衬底上形成迹线的公知技术，诸如连同RFID器件和天线所使用的技术。第一导线812将电迹线808的第一端814(参见图9)耦合到一起，而第二导线816将电迹线808的第二端818(参见图9)耦合到一起。如图所示，各个迹线808具有由深度809和宽度807限定的周长811(参见图10)。具体地，如图所示迹线808的周长根据下式限定：
周长＝2×(迹线深度)+2×(迹线宽度)
迹线808不需要是直线。因此，周长811可由其它尺寸限定。当相对于磁场发生相对运动时迹线808具有等效直径(例如，参见由图16-20中的磁通量线示出的磁场)，该等效直径基于线圈804相对于相对运动的矢径的取向而不同。等效直径可被定义为线圈垂直于相对运动矢径的截面积除以线圈的周长。例如，当可任选磁结构840沿垂直于层806的轴842相对于线圈802运动时，第一线圈802的直线迹线808的等效直径可表达为：
等效直径＝(迹线宽度)/(迹线周长)
如图所示，迹线808没有形成完整的匝。一些实施例可使用一匝或多匝的迹线，诸如以上在图4-7中所示地。增加迹线的匝数可增大迹线的等效直径。迹线不需要是弯曲的。例如，一些实施例可使用包括直线段的迹线。由迹线构成的线圈的等效直径可被表述为迹线的等效直径之和。
第二线圈804包括m层绝缘材料叠层820。图11示出第二线圈804的层820的一个实施例的俯视图。任意数量m层绝缘材料820可被一起层叠在第二线圈804中。例如，一些实施例可具有单层绝缘材料820，而其它实施例可使用数百层绝缘材料820。绝缘材料层820可包括例如集成电路板、绝缘的衬底或薄膜或薄板。可购买的绝缘材料是例如商标为Mylar
Figure A200780023850D0031160529QIETU
的绝缘材料。如图11中更具体所示地，各层820具有按照相对于层822中的中心孔824的第二方向Z缠绕的导电迹线822。导电迹线822可包括诸如例如铜、铝、金、和银以及合金之类的任意适合的导电材料。可使用用于在衬底上形成迹线的公知技术，诸如连同RFID器件和天线所使用的技术。第一导线826将电迹线822的第一端828(参见图11)耦合到一起，而第二导线830将电迹线822的第二端832(参见图11)耦合到一起。如图所示地，各迹线822具有由深度823和宽度821限定的周长825(参见图12)，像以上对于迹线808所讨论的一样。迹线822不需要是直线。因此，周长825可由其它尺寸限定。如上关于第一线圈802的迹线808所讨论地，当相对于磁场发生相对运动时，第二线圈804的迹线822具有等效直径。如图所示，迹线822没有形成完整的匝。一些实施例可使用一匝或多匝的迹线，诸如以上在图4-7中所示地。
可任选的线圈架834——可为中空管道——插入线圈802、804的开口810、824。线圈802、804的迹线808、822各自的周长811、825可以相同或不同。在一些实施例中，第一线圈802的迹线808的深度809可与第二线圈804的迹线822的深度823相同。在一些实施例中，第一和第二线圈802、804可具有不同深度的迹线808、822。在一些实施例中，第一线圈802的迹线808的宽度807可与第二线圈804的迹线822的宽度821相同。在一些实施例中，第一和第二线圈802、804可具有不同宽度的迹线808、822。在一些实施例中，第一和第二线圈802、804的迹线808、822可具有不同的各自等效直径。
可将系统800配置为用作发电机，以响应于磁结构840穿过第一线圈802和第二线圈804的运动来产生电能。例如，当第一线圈802的第一导线812耦合到第二线圈804的第二导线830时，n大于m，而且第一线圈802的迹线808的等效直径小于第二线圈804的迹线822的等效直径，第一线圈802将提供响应于磁结构840穿过第一和第二线圈802、804在第一线圈802的第二导线816与第二线圈804的第一导线826之间所产生的电势的最大电压分量，其中第一线圈802和第二线圈804响应于运动贡献相同极性的电压分量。此外，第二线圈804将提供电流i的最大分量，其中线圈802、804响应于运动贡献相同方向的电流。也可将系统800配置为用作马达。如图所示，线圈架834便于磁结构840穿过线圈802、804的大致线性运动。可使用其它路径。例如，在一些实施例中磁结构840可被配置成相对于线圈802、804沿着大致圆形的路径运动。例如，在一些实施例中可使用螺旋管状线圈系统(参见图28)。
一些实施例可使用按照多种方式耦合到一起的另外的线圈和/或线圈对。一些实施例可使用一个或多个双金属线圈。例如，在一些实施例中，第一线圈802、第二线圈804、或这两个线圈可包括双金属线圈(参见图1的双金属线圈100，以及在2006年6月26日提交的题为“Bi-Metal Coil”的共同待审美国专利申请No.11/475,389中所示的双金属线圈)。在一些实施例中，磁结构840可被配置成沿相对于第一和第二线圈802、804的不同矢径运动，而不是沿对应于轴842的矢径穿过线圈802、804。在一些实施例中，第一和第二线圈可包括一串耦合到一起的直迹线段，代替或除了弧迹线段。
图13是包括四个线圈102、104、106、108的多线圈系统100的一个实施例的侧截面图。为了便于说明，省略了线圈102、104、106、108的细节。例如，系统100的实施例可使用类似于图1到12中所示的线圈，和类似于在2006年6月26日提交的题为“Bi-Metal Coil”的共同待审美国专利申请No.11/475,389中所示的线圈。系统100具有公共线圈架110。一些实施例可使用另外的线圈架。当从上面看时，第一线圈102按照相对于线圈架110顺时针的方式缠绕，如箭头112所示。当从上面看时，第二线圈104按照相对于线圈架110逆时针的方式缠绕，如箭头114所示。第一和第二线圈102、104可以是匹配的或不匹配的。例如，通过使用具有不同等效直径、不同匝数的线圈或其组合，第一线圈102和第二线圈104可以是不匹配的。当从上面看时，第三线圈106按照相对于线圈架110顺时针的方式缠绕，如箭头116所示。当从上面看时，第四线圈108按照相对于线圈架110逆时针的方式缠绕，如箭头118所示。第三和第四线圈106、108可以是匹配的或不匹配的。第一线圈102具有上导线120和下导线122。第二线圈104具有上导线124和下导线126。第三线圈106具有上导线128和下导线130。第四线圈108具有上导线132和下导线134。磁结构136耦合到悬挂系统138，该系统被配置成使磁结构136运动穿过线圈架110。一些实施例可使用另外的线圈或匹配的或不匹配的线圈对。
如图所示，第一线圈102的上导线120耦合到第三线圈106的下导线130，第二线圈104的上导线124耦合到第四线圈108的下导线134，第一线圈102的下导线122耦合到第二线圈104的下导线126，以及第三线圈106的上导线128耦合到第四线圈108的上导线132。第一输出140耦合到第一和第二线圈102、104的下导线122、126。第二输出142耦合到第三和第四线圈106、108的上导线128、132。线圈的所示耦合可被描述为串并联配置。一些实施例可按照其它配置将线圈102、104、106、108和输出140、142耦合到一起。可按照串并联配置将另外的线圈对耦合到一起。参见例如下面的图14和15。
可将图13中所示的系统100配置为用作发电机，以响应于磁结构136穿过线圈架110的运动来产生电能。在所示实施例中，当第一线圈102和第三线圈106的匝数分别大于第二线圈104和第四线圈108的匝数时，第一和第三线圈102、106将提供响应于磁结构穿过线圈102、104、106、108在第一输出140和第二输出142之间所产生的电势V的最大电压分量，其中所有线圈102、104、106、108响应于运动贡献相同极性的电压分量。另外，当第二和第四线圈104、108的等效直径分别大于第一和第三线圈102、106的等效直径而且负载(参见图3中的负载332)耦合跨接在输出140、142之上时，第二和第四线圈104、108将提供电流i的最大分量，其中所有线圈102、104、106、108响应于运动贡献相同方向的电流。也可将系统100配置为用作马达。
图14和15示出包括N对线圈202的系统200的实施例。图14示出多对线圈202关于轴204的相对位置。各对线圈202具有第一线圈A和第二线圈B。各个线圈具有指定为“+”的第一导线和指定为“—”的第二导线。图15是示出按照串并联配置将多对线圈202耦合到一起的功能框图。各对线圈202的第一线圈A按照降序串联耦合到一起以形成第一臂206，各对线圈202的第二线圈B按照降序串联耦合到一起以形成第二臂208。第一臂206和第二臂208并联耦合到一起。第一导线210耦合到耦合臂206、208的第一端212。第二导线214耦合到耦合臂206、208的第二端216。
在器件和应用中经常将线圈和磁体一起使用。图16A和16B是由常规磁结构500产生的磁通量的图解说明。图16B是图16A的灰影版本。磁结构500包括具有第一极性的第一极504和与第一极性相反的第二极性的第二极506的磁体502。图16示出代表性的磁通量等位线508，用来说明当磁体502具有约11,000高斯的强度时由磁结构500的永磁体502产生的磁场。在一个区域中等位线越接近，该区域中磁通量密度越大。
然而，可对常规的磁结构作出改进。在许多器件和应用中，增大区域中的磁通量密度能极大地提高效率和性能。例如，增大区域中的磁通量密度会导致更高的梯度，这能导致例如使用磁结构的发电机或马达的效率提高。2006年6月26日提交的题为“Magnetic Structure”的共同待审美国专利申请No.11/475,858描述了数种磁结构，其中通过将磁体保持分开且使相同极彼此正对以产生高磁通量密度的区域，从而提供例如发电效率的显著提高。
图17A和17B示出配置成产生相对于磁结构600平衡的压缩磁场的磁结构600。图17B是图17A的灰影版本。磁结构600包括具有第一极性的第一极604和与第一极性相反的第二极性的第二极606的第一磁体602。磁结构600还包括具有第一极性的第一极610和第二极性的第二极612的第二磁体608。磁结构600可包括，例如，诸如钕-铁-硼(neodymium-iron-boron)永磁体之类的一个或多个稀土磁体，一个或多个陶瓷磁体，一个或多个塑料磁体，一个或多个粉末磁体，或一个或多个其它磁体。
图17A和17B示出代表性的磁通量等位线614，用来说明由使用两个实质上相同的磁体602、608的磁结构600的实施例产生的磁场。具体地，图17A和17B示出当第一磁体602具有约11,000高斯的强度，第二磁体608具有约11,000高斯的强度，以及磁体602、608被保持分开6mm距离且相同极彼此正对时的代表性磁通量等位线614。压缩磁场在毗邻磁体602、608之间的空间618的区域616中产生。该磁场相对于磁结构600中的磁体602、608平衡。
在一个实验性实施例中，使用定位成相隔约6mm且相同极彼此正对的两个基本相同的具有约13,600高斯的强度、约半英寸直径以及约3/4英寸长度的圆柱形磁体来配置磁结构。在毗邻磁结构的区域中磁场的梯度约等于由具有约68,000高斯的强度的单个圆柱形磁体所产生的梯度。这代表超过具有约13,600高斯的强度的单个圆柱形磁体约500％的提高。
通过使用配置成产生不平衡磁场的不平衡磁结构可在所需区域中获得磁通量密度的进一步提高。通过安排磁结构中具有不同物理特性或性质——诸如例如不同强度、物理大小、形状、体积、磁密度、等效直径、或不同物理特性或性质的多种组合——的磁元件(诸如磁体或其等价物，诸如电磁体)，磁结构可以是不平衡的。例如，可将具有选择的第一量值的物理性质的第一磁体和其中所选择的性质缺失或量值不同的第二磁体一起使用。例如，可将具有第一量值的诸如长度、宽度、深度或半径的第一尺寸的第一磁体和具有不同于第一量值的第二量值的第一尺寸的第二磁体一起使用。在另一示例中，可将具有锥形部分的第一圆柱形磁体和没有锥形部分的第二圆柱形磁体安排在一起。在另一示例中，可将含有具有第一等效直径的第一磁体的配置和具有第二等效直径的第二磁体一起使用。
图18A和18B是配置成产生不平衡磁场的磁结构700的一个实施例的截面图。图18B是图18A的灰影版本。磁结构700包括第一圆柱形磁体702和第二圆柱形磁体704。在一些实施例中，磁体702和704可具有不同的形状和大小，而且可使用多种形状和大小的组合。第一磁体702具有长度706、半径708、具有第一极性的第一极710、具有第二极性的第二极712、以及单位为高斯的强度G1。第二磁体704具有长度714、半径716、具有第一极性的第一极718、具有第二极性的第二极720、以及单位为高斯的强度G2。第一和第二磁体702、704被定位成相同极(例如北极)彼此正对并间隔距离722。可使用诸如外壳(参见图23中的外壳852)之类的支撑结构来保持磁体702、704分开所需距离且相同极彼此正对。如图所示，所选择的物理性质是各个磁体的长度(也导致各自磁体具有不同的等效直径)。具体地，第一磁体702的长度706大于第二磁体704的长度714。在一些实施例中，磁结构700可使用具有不同半径的磁体，代替或除了具有不同长度的磁体。同样，可使用具有不同强度G1、G2的磁体，代替或除了不同长度和/或半径的磁体。如上所述，配置成产生不平衡磁场的磁结构的多个实施例可使用具有一种或多种不同物理性质的多种组合的磁体。磁结构700可包括，例如，诸如钕-铁-硼永磁体之类的一个或多个稀土磁体，一个或多个陶瓷磁体，一个或多个塑料磁体，一个或多个电磁体，一个或多个粉末磁体，或一个或多个其它磁体。
图18A和18B示出代表性的磁通量等位线724，用来说明当第一磁体702的强度G1约为11,600高斯，第二磁体704的强度G2约为11,600高斯，以及两磁体被保持分开16mm距离且相同极彼此正对时，磁结构700的实施例所产生的不平衡磁场726。磁场726在与第一磁体702相关联的区域728中具有较大密度，而在与第二磁体704相关联的区域730中具有较小密度。磁场726还具有毗邻磁结构726的两个高梯度场区729、731。两个高梯度场区729、731相对于彼此不平衡。例如，第一区729小于第二区731。
图19A和19B示出代表性的磁通量等位线732，用来说明当第一磁体702的强度G1约为11,000高斯，第二磁体704的强度G2约为11,000高斯，以及两磁体被保持分开约11mm距离且相同极彼此正对时，磁结构700的实施例所产生的不平衡磁场734。图19B是图19A的灰影版本。磁场734在与第一磁体702相关联的区域736中具有较大密度，而在与第二磁体704相关联的区域738中具有较小密度。区域736中磁场734的密度大于图18A的实施例的区域728中磁场726的密度，而区域738中磁场734的密度小于图18A的实施例的区域730中磁场726的密度。磁场734被压缩在毗邻磁体702、704的两个区域739、740中，且相对于彼此和磁结构700不平衡。
图20A和20B示出代表性的磁通量等位线742，用来说明当第一磁体702的强度G1约为11,600高斯，第二磁体704的强度G2约为11,600高斯，以及两磁体被保持分开2mm距离且相同极彼此正对时，磁结构700的实施例所产生的不平衡磁场744。图20B是图20A的灰影版本。磁场744在与第一磁体702相关联的区域746中具有较大密度，而在与第二磁体704相关联的区域748中具有较小密度。区域746中磁场744的密度大于图19的实施例的区域736中磁场734的密度，而区域748中磁场744的密度小于图19的实施例的区域738中磁场734的密度。磁场744被压缩在毗邻磁体702、704之间且延伸超过第二磁体702末端752的空间的区域750中，且被压缩在毗邻第一磁体702的区域754中。区域750具有磁场梯度非常高的子区域756，而区域754具有磁场梯度非常高的子区域758。磁场744相对于磁结构700不平衡，而高梯度区域750、754相对于彼此不平衡。
在一个实验性实施例中，使用两个具有不同物理特性的圆柱形磁体配置磁结构。具体地，将具有约13,600高斯的强度、约半英寸的直径、以及约3/4英寸的长度的第一圆柱形磁体保持在相距具有约13,300高斯的强度、约半英寸的直径、以及约3/8英寸长度的第二圆柱形磁体约2mm的位置，且相同极彼此相对。在毗邻磁结构的区域中磁场的梯度约等于由具有约95,200高斯强度的单个圆柱形磁体所产生的梯度。这代表超过具有约13,600高斯强度的单个圆柱形磁体约700％的提高。
可使用高斯计(未示出)来确定配置成产生不平衡磁场的磁结构的最优配置，诸如用于特定应用的磁体的最优形状、强度和位置，诸如与特定线圈配置一起使用的最优配置。
图21示出不平衡磁结构100的另一实施例。图21不一定按比例绘制。磁结构100包括第一圆柱形磁体102、第二圆柱形磁体104以及第三圆柱形磁体106。第一磁体102具有长度108和半径110。第二磁体104具有长度112和半径114。第三磁体106具有长度116和半径118。第一磁体102被保持相距第二磁体104第一距离120，而第二磁体104被保持相距第三磁体106一距离122，其中相邻磁体的相同极彼此正对。如图所示的磁结构100不平衡，因为第二磁体104的长度112与第一磁体102的长度108不同。在一个示例实施例中，第一磁体102具有一英寸的长度108和半英寸的半径110，第二磁体104具有半英寸的长度112和半英寸的半径114，而第三磁体106具有一英寸的长度116和半英寸的半径118。
图22示出不平衡磁结构200的另一实施例。磁结构200不一定按比例绘制。磁结构200包括具有半径204的球形磁体202，和具有长度208和半径210的圆柱形磁体206。磁结构200不平衡，因为磁体202、206具有不同形状。
图23是包括外壳802、发电机804、第一能量存储装置806、控制模块808、第二能量存储装置810、以及接触端子812、814的电池800的一个实施例的直径截面图。如图所示去掉了外壳802以便于说明电池800的其它部件。外壳802包含发电机804、第一能量存储装置806、控制模块808、以及第二能量存储装置810。分别在电池800的顶部816和底部818将接触端子812、814安装到外壳802上。外壳802可包括外部外壳屏蔽820，其可以是磁和/或电屏蔽。外壳屏蔽820可包括例如锡箔层、诸如例如镍、镍/铁合金、镍/锡合金、镍/银合金、镍/铁/铜/钼合金之类的也为箔形式的磁屏蔽材料层。这样的箔层可例如具有0.002-0.004英寸范围内的厚度。可购买到数种商标的磁屏蔽材料，包括Mu Metal
Figure A200780023850D0031160529QIETU
、Hipernom
Figure A200780023850D0031160529QIETU
、HyMu80
Figure A200780023850D0031160529QIETU
、以及Permalloy
Figure A200780023850D0031160529QIETU
。
在一些实施例中，外壳802和接触端子812、814可沿用诸如例如AA电池、AAA电池、C电池、D电池、9伏电池、手表电池、起搏器电池、蜂窝电话电池、计算机电池之类常规电池的外部配置以及其他标准和非标准电池配置。电池800的实施例可被配置成提供所需电压电平，包括例如1.5伏、3.7伏、7.1伏、9伏、以及其它标准和非标准电压。实施例可被配置成提供直流和/或交流。
发电机804被配置成将动能转换成电能。如图所示，发电机804是包括多个线圈822、824、配置成产生不平衡磁场的磁结构826、以及悬挂系统828的线性发电机。
如图所示，多个线圈包括两个缠绕在线圈架830上的两个线圈822、824。可使用诸如例如图1到12中所示的线圈之类的线圈。一些实施例可使用单个线圈代替多个线圈。一些实施例可使用多于两个线圈。如图所示，第一线圈822包括按照第一方向缠绕在线圈架830上的第一金属线832。第一方向由箭头834表示。第一线圈822具有第一匝数n。如图所示，匝数n包括72匝。其它实施例可能使用任意匝数n。例如，典型的实施例可能使用数百匝数n。金属线832具有第一半径836。第二线圈824包括按照第二方向缠绕在线圈架830上的第二金属线838。第二方向由箭头840表示，且与第一方向相反。第二线圈824具有匝数m。如图所示，匝数m包括21匝。其它实施例可能使用任意匝数m。例如，典型的实施例可能使用数百匝数m。第二金属线838具有第二半径842。如图所示，第二半径842大于第一半径836。
第一线圈822具有第一导线844和第二导线846。第二线圈824具有第一导线848和第二导线850。如图所示，第一线圈822的第一导线844耦合到第二线圈824的第二导线850，而第一线圈822的第二导线846和第二线圈824的第一导线848耦合到控制模块808。其它实施例可使用另外的线圈或线圈对以及不同的线圈配置。例如，在一些实施例中可使用图1到15中所示的线圈。
磁结构826可包括，例如，诸如钕-铁-硼永磁体之类的一个或多个稀土磁体，一个或多个陶瓷磁体，一个或多个塑料磁体，一个或多个电磁体，一个或多个粉末磁体，或一个或多个其它磁体。如图所示，磁结构826包括配置成保持第一磁体854与第二磁体858相距一距离856的外壳852。如图所示，磁结构826被配置成产生相对于磁结构826不平衡的压缩磁场。例如，可使用以上对于图18A到22所描述的磁结构。如图所示，第一磁体854的长度与第二磁体858不同。悬挂系统828便于磁结构826运动穿过线圈822、824。在2006年6月26日提交的题为“System and Method for StoringEnergy”的共同待审美国专利申请No.11/475,564中更具体地讨论了可使用的悬挂系统示例。
第一能量存储装置806被配置成存储由发电机804所产生的电能。在一个实施例中，第一能量存储装置806能够在几乎不或不调整的情况下存储由发电机804产生的电能。在其它实施例中，在电能存储于第一能量存储装置806之前可被调整，像在2006年6月26日提交的题为“System andMethod for Storing Energy”的共同待审的美国专利申请No.11/475,564中所讨论的一样。第一能量存储装置806可包括例如一个或多个超级电容器。为了方便说明，将第一能量存储装置806示为功能框。
控制模块808控制电池800内能量的转换。控制模块808通常包括整流器，如所示其为全桥接整流器809。例如，控制模块808可被配置成控制电池800的多个组件——诸如发电机804、第一能量存储装置806、第二能量存储装置810、以及接触端子812、814——之间的能量转换。在2006年6月26日提交的题为“System and Method for Storing Energy”的共同待审的美国专利申请No.11/475,564中讨论了在控制系统的控制之下能量转换的数个示例。控制模块808可用多种方式实现，包括作为组合控制系统或作为单独的子系统。控制模块808可被实现为分立电路、一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)等，或作为存储在存储器中并被控制器执行的一系列指令，或上述内容的多种组合。在一些实施例中，第一能量存储装置806可被集成到控制模块808中。
第二能量存储装置810被配置成存储在控制模块808的控制之下从第一能量存储装置806转换的电能。第二能量存储装置810可包括例如一种或多种常规电池，诸如铅酸电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池、锂聚合物电池或锂粒子电池、钠/硫电池、或任意合适的可充电能量存储装置。
接触端子812、814提供用于向和/或从电池800转换电能的入口。接触端子812、814可由任意导电材料制成，例如诸如铜、涂银或涂锡的铜、铝、银、金等之类的金属材料。接触端子812、814耦合到控制模块808。在一些实施例中，接触端子812、814耦合到第二能量存储装置810，而不是直接耦合到控制模块808。如图所示，接触端子812、814具有类似于常规C电池的接触端子的物理配置。如上所讨论地，可使用其它配置。将接触端子812、814配置成允许电池800容易地被安装到诸如例如收音机、蜂窝电话、或定位系统之类的外部装置中和从其中拆除。接触端子812、814可使用磁屏蔽。
因为电池800的运动，能量可被存储在电池800中。例如，如果磁结构826相对于线圈822、824中立而电池800进行向下运动，则磁结构826将响应于电池800的向下运动相对于线圈822、824向上运动。当磁结构826通过第一线圈822的顶部时，磁结构826的相对向上运动将导致线圈822、824中电流的产生。
在一些实施例中，可调谐悬挂系统828以增大从预期能量源所产生的电能。例如，如果电池800经常处于其中通过按照已知速度或速率的个体行走或奔跑提供能量的环境中，则可将悬挂系统调谐为该速度或速率。因此，可将电池配置为基本上最大化预期由慢跑者所产生的能量到电能的转换。在另一示例中，如果电池800经常经受汽车里的停止和前进交通或来自飞机或地面车辆的不规则运动，则可将悬挂系统调谐为最大化该环境的能量到电能的转换。在又一示例中，如果在经常经受诸如水或海浪或风之类的流体波的环境中使用该电池，则可将悬挂系统调谐为最大化该环境的能量到电能的转换。在再一示例中，如果电池经常经受震动，例如在移动的车辆中，则可将悬挂系统调谐为最大化从震动接收的能量到电能的转换。在另一示例中，如果预期系统在第一频率处经受激励，则可将悬挂系统配置成相对于不同频率的线圈系统产生磁结构的相对运动。可通过改变排斥磁体的特性，例如通过改变任意排斥磁体的形状和/或强度，调节诸如弹簧之类的任意排斥装置中的张力，使用多个机械排斥装置，使用传动系统，改变磁结构(或线圈系统)行进路径的长度或形状，或这些改变的组合来调谐悬挂系统。可使用其它悬挂系统，诸如例如在电池内将发电机取向为不同方向的悬挂系统。悬挂系统828可以是装有万向接头的，和/或使用陀螺原理来定向发电机以便于能量到电能的最优转换。可使用电池内不同取向的多个发电机，而且可使用多种电池配置。
在一些实施例中，可使用其它发电机配置，诸如例如径向的、旋转的、塞贝克(Seebeck)、声学的、热学的、或射频发电机。在一些实施例中，可使用其它悬挂系统，诸如其中发电机804相对于外壳802运动以最充分利用能量可用形式之类的悬挂系统。例如，可将发电机804配置成在电池外壳802中旋转，以将其自身与或对运动轴对准。在另一示例中，可将悬挂系统828配置成允许线圈822、824相对于磁结构826运动。在一些实施例中，可使用螺旋管状线圈系统。
图24是包括外壳902、发电机904、第一能量存储装置906、控制模块908、第二能量存储装置910、以及接触端子912、914的电池900的另一实施例的侧截面图。发电机904包括线圈系统916、磁结构918、以及悬挂系统920。线圈系统916包括一个或多个线圈。线圈系统916可包括例如类似于以上描述的线圈或在2006年6月26日提交的题为“Bi-Metal Coil”的共同待审的美国专利申请No.11/475,389中描述的线圈或其组合的一个或多个线圈。例如，线圈系统916可包括单个线圈或多线圈系统。在另一示例中，线圈系统可包括一个或多个双金属线圈。在另一示例中，线圈系统可包括相对于公共参考点按照第一方向缠绕的第一线圈和按照与第一方向相反的第二方向缠绕的第二线圈。磁结构可包括例如配置成产生压缩磁场、相对于磁结构不平衡的磁场或其组合的磁结构。电池900具有与图23中所示电池800不同的配置，但电池900的工作通常类似于图23中所示电池800的工作。接触端子912、914可由任意导电材料制成，例如诸如铜、涂银或涂锡的铜、铝、银、金等之类的金属材料。在一些实施例中，接触端子912、914可包含在诸如塑料接头之类的接头中。
图25是适用于例如图23和24中所示实施例中以及其它实施例中的机电系统400的直径截面图。为了便于说明，图25没有按比例绘制。系统400包括多线圈系统402、配置成产生压缩和不平衡磁场的磁结构404以及悬挂系统406。将悬挂系统406配置成允许磁结构404按任一方向完全穿过多线圈系统402。如图所示，容易将系统400配置为用作线性发电机。
多线圈系统402包括缠绕在圆柱形线圈架412上的第一线圈408和第二线圈410。如图所示，线圈架412与悬挂系统406的载具导轨(carrier guide)411集成在一起。线圈架412具有直径414。第一线圈408包括第一匝数n的具有直径418的金属线416，其中n等于金属线416的层中的匝数乘以线圈408中的层数。第二线圈410包括第二匝数m的具有直径422的金属线420，其中m等于金属线420的层中的匝数乘以线圈410中的层数。第一线圈408按照第一方向Y缠绕，而第二线圈按照相对于诸如当从上面看时运动轴464之类的公共参考点与第一方向Y相反的第二方向Z缠绕。
磁结构404包括包含在圆柱形磁体外壳428内的多个永磁体424、426。虽然所示实施例在磁结构404中使用两个永磁体424、426，但系统400的其它实施例可使用不同数量的永磁体，诸如三个永磁体、四个永磁体或数百个永磁体。如图所示，永磁体424、426是碟形的圆柱形永磁体，但也可使用其它形状。例如，可使用矩形(例如正方形)、球形、或椭圆形磁体。同样，磁体表面不需要是平坦的。例如，可使用凸的、凹的、辐射状的、锥形的、或菱形的表面。可使用形状和表面的多种组合。在一些实施例中，可使用电磁体。可将磁体外壳428配置成保持永磁体424、426固定在相对于彼此的适当位置，且相同极一起正对且相隔距离430。如图所示，北极正对在一起，但在一些实施例中南极正对在一起。第一磁体424具有强度G1、直径431和长度432，而第二磁体426具有强度G2、直径433和长度434。系统具有总直径436和总长度438。
如上所述，诸如磁结构404之类的磁结构中永磁体的形状、位置以及强度通过产生压缩和不平衡磁场能提高发电机400的效率。系统400的部件的长度和直径之比也可影响系统400的效率。例如，从第一磁体424顶部到第二磁体426底部的长度440与线圈架412的直径414之比会影响响应于磁结构404穿过线圈系统402的运动在线圈系统402中所产生的电流大小。
载具导轨411的内侧442和磁体外壳428的外侧444可由不相似的材料制成或涂覆，以减少绕组架412和磁体外壳428之间粘合的可能性。例如，可用非粘性涂层涂覆载具导轨411，而磁体外壳428可由ABS塑料制成。示例的不相似材料有分别为商标Teflon
Figure A200780023850D0031160529QIETU
和Lexan
Figure A200780023850D0031160529QIETU
的材料。
悬挂系统406包括在磁结构404的运动轴464上相对于线圈402固定的第一排斥永磁体460和第二排斥永磁体462。定位第一排斥永磁体460以使第一排斥永磁体460的相同极正对磁结构404中最近永磁体424的相同极。如图所示，第一排斥磁体460的S极正对磁结构404的第一永磁体424的S极。同样，定位第二排斥永磁体462以使第二排斥永磁体462的相同极正对磁结构404中最近永磁体426的相同极。如图所示，第二排斥磁体462的S极正对磁结构404的第二永磁体426的S极。这种安排提高了发电机将动能转换成电能的效率，减少了磁结构停止在悬挂系统406中的可能性。
悬挂系统406还可包括第一弹簧474、第二弹簧476、第三弹簧478和第四弹簧480。第一弹簧474耦合到第一排斥磁体460且耦合到磁结构404的第一端456。第一弹簧474通常处于负载状态。第二弹簧476耦合到第二排斥磁体462且耦合到磁结构404的第二端458。第二弹簧476通常处于负载状态。第一和第二弹簧474、476有助于保持磁结构404位于沿轴464的期望运动路径中央，并且当它们因磁结构404沿运动轴464的运动而压缩和伸长时对磁结构404施加力。第三弹簧478耦合到第一排斥磁体460，并且响应于磁结构404在靠近第一排斥磁体460时施加的压力将排斥力施加到磁结构404上。第四弹簧480耦合到第二排斥磁体462，并且响应于磁结构404在靠近第二排斥磁体462时施加的压力将排斥力施加到磁结构404上。可调谐弹簧474、476、478、480以提高特定应用和相似环境中发电机的效率。调谐可通过实验完成。一些实施例可不使用弹簧、使用更少弹簧、或使用更多弹簧。例如，在一些实施例中可省略弹簧478和480。可使用高斯计(未示出)来确定永磁体424、426的最优强度、大小、形状和定位、线圈架的大小和金属线416、420的匝数n、m，以及系统的其它物理特性，诸如线圈架412的直径414。
如图所示，第一线圈408的第一导线482耦合到第二线圈410的第二导线484。负载或能量源负载/源486耦合跨接在第一线圈408的第二导线488与第二线圈410的第一导线490之上。
下面的表格1陈述了在图25中所示系统400的实验性实施例中所使用的参数。在该实验性实施例中，磁结构的第一磁体424是可购买到的型号为DCC的稀土磁体，第二磁体426是可购买到的型号为DC8的稀土磁体，第一排斥磁体460是可购买到的型号为D61G的稀土磁体，以及第二排斥磁体462是可购买到的型号为D603的稀土磁体。第一金属线416是标准的27号铜线，而第二金属线420是标准的21号铜线。系统400的实验性实施例小到足以装入标准D电池中。标准D电池具有约2.33英寸的长度和约1.32英寸的直径，总体积约3.19立方英寸。图25中所示的系统400的其它实施例也是可能的。
 
参数 值/注释
第一磁体424的强度G1 18,000高斯
第一磁体424的长度432 3/4英寸
第一磁体424的直径431 3/4英寸
第二磁体426的强度G2 16,000高斯
第二磁体426的长度434 1/2英寸
第二磁体426的直径433 3/4英寸
第一磁体424和第二磁体426之间的距离430 .125英寸
第一金属线416的半径418 .00705英寸
第一金属线416的匝数n 450
第二金属线420的半径422 .0141英寸
第二金属线420的匝数m 250
系统400的总直径436 小于1.32英寸
系统400的总长度438 小于2.33英寸
系统的总体积 小于3.19立方英寸
表格1—实验性实施例的参数
下面的表格2陈述了当在具有标准D电池尺寸的电池(参见图23中所示的电池800)的实施例中使用时根据表格1配置的图25的系统400的实施例的实验结果。系统400进行频率为10Hz的运动，以在5分钟的测试时段中使磁结构404穿过线圈系统402约3000次。通过次数可对应于例如系统附着到平均每小时行走3.5英里的行人的脚上时所产生的平均值。“激励”列指示用来激励运动的波形的类型。超级电容器耦合到线圈系统402的输出(参见图23中的第一能量存储装置806)。表2中的“负载”列指的是耦合到电容器上的电阻。“电压”列指的是在5分钟的激励时段之后超级电容器上获得的电压，“能量”列指的是作为5分钟时段结果的存储在超级电容器中的能量。
 
激励 负载 电压 能量
正弦波 无负载 3.02伏 18.24焦耳
方波 无负载 2.83伏 16.02焦耳
正弦波 180欧姆 2.70伏 14.58焦耳
正弦波 90欧姆 2.41伏 11.62焦耳
表格2——实验性实施例的结果
图26是使用配置成产生不平衡磁场的磁结构的机电系统100的一个实施例的侧截面图。系统100包括含有分别被配置成产生不平衡和压缩磁场(参见图20)的一个或多个磁结构104的转子102，和包括一个或多个线圈108的定子106。如图所示，系统100包括两个磁结构104和两个线圈108。磁结构104包括具有第一长度112的第一磁体110和具有第二长度116的第二磁体114，第一磁体110和第二磁体114被保持分开且相同极彼此相对，且被配置成产生不平衡和压缩磁场。定子106可包括例如类似于上面所讨论的线圈。在一些实施例中，转子102可包括一个或多个线圈，而定子106可包括一个或多个磁结构。
图27示出磁结构100的另一实施例。图27不一定按比例绘制。磁结构100包括第一基本圆柱形磁体102和第二基本圆柱形磁体104。可使用其它磁体形状，亦可使用另外的磁体。例如，可改变磁体的形状以便于穿过螺旋管状线圈架(参见图28)的运动。第一磁体102具有长度112和直径120。第二磁体104具有长度114和直径122。将第一磁体102与第二磁体104保持分开第一距离124，其中磁体102、104的相同极彼此正对。如图所示磁结构100不平衡，因为第一磁体102的长度112与第二磁体104的长度114不同。在一些实施例中，第一磁体102的长度112和第二磁体104的长度114相同。同样，如图所示第一磁体102的直径120与第二磁体104的直径122相同。在一些实施例中，第一和第二磁体102、104可具有不同的直径。
第一磁体102具有大致正对第二磁体104的基本半螺旋管状凹陷或凹部110的基本半螺旋管状凹陷或凹部108，以在第一磁体102和第二磁体104之间形成基本螺旋管状空腔106。基本半螺旋管状凹陷可包括例如精确的半螺旋管状凹陷、反映出制造公差的半螺旋管状凹陷、或诸如半椭圆状凹陷之类的变形半螺旋管状凹陷。基本螺旋管状空腔可包括例如精确螺旋管状空腔、反映出制造公差的螺旋管状空腔、或诸如椭圆状空腔之类的变形螺旋管状空腔。
如图所示，基本螺旋管状凹陷108、110具有可任选的基本线性部分118。一些实施例可不使用基本线性部分118。第一磁体102和第二磁体104还具有毗邻它们相应的基本螺旋管状凹陷108、110的可任选的凸缘(lip)116。当连同距离124考虑时，可选择凸缘116的大小，例如以使基本螺旋管状空腔106的外周长约等于第一磁体102的周长120。
图28示出线圈系统100的另一实施例。线圈系统具有螺旋管状线圈架102和缠绕在线圈架102周围的多个金属线绕组104。如图所示，线圈系统100具有单个线圈106。一些实施例可使用以多种方式耦合到一起的多个线圈。一些实施例可使用一个或多个双金属线圈。一些实施例可使用包括绝缘薄板上的迹线的一个或多个线圈。线圈系统100具有被配置成便于沿基本螺旋管形路径相对于线圈架102的相对运动的可任选的磁体结构108。可使用其它磁结构。例如，可使用上面描述的磁结构。可将磁结构和线圈配置成便于沿其它路径相对运动。例如，可将磁结构配置成沿基本线性路径相对于线圈运动，例如沿垂直于线圈平面的轴(参见图25)运动。线圈系统100可使用悬挂系统和机构(诸如排斥磁体)以便于磁结构相对于线圈系统100的相对运动。可选择磁结构108和外壳(参见图23中的外壳852)的形状以及为线圈架102和磁结构外壳(参见图23中的外壳852)所选择的材料以减少线圈架102和磁结构外壳之间的摩擦和接触点。
虽然为了说明的目的，本文描述了针对线圈、磁结构、器件、发电机/马达、电池、控制模块、能量存储装置以及产生和存储能量的方法，但如相关领域普通技术人员能认识到的一样，在不背离本公开精神和范围的情况下可作出多种等价修改。
可组合以上描述的多种实施例来提供别的实施例。在此说明书中引用和/或在申请数据清单中列出的包括但不限于共同受让的美国专利申请No.11/475,858、11/475,389、11/475,564以及11/475,842的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物通过引用整体结合于此。在必要时，可修改本发明的方面以使用多个专利、申请和出版物的系统、电路以及概念来提供本发明的另外的实施例。
可根据以上详细描述对本发明作出这些和其它改变。总之，在所附权利要求中，所使用的术语不应当解释为将本发明限制为说明书和权利要求中所公开的特定实施例。因此，本发明不受本公开限制，而其范围完全由所附权利要求确定。

Claims (68)

1.一种机电系统，包括：
一种磁结构，包括：
具有第一量值的物理性质、第一极性的第一极、以及与所述第一极性相反的第二极性的第二极的第一磁元件；以及
具有不同于所述第一量值的第二量值的物理性质、所述第一极性的第一极、以及所述第二极性的第二极的第二磁元件；以及
配置成保持所述第一和第二磁元件分开一段比周围距离更近的距离且第一磁元件的第一极大致上正对第二磁元件的第一极的支撑结构。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一磁元件包括稀土磁体。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述第二磁元件包括稀土磁体。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述物理性质是长度，而且第一量值大于第二量值。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述支撑结构被配置成将所述磁元件固定在一个位置以产生包括具有高梯度磁场的区域的不平衡磁场。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述支撑结构被配置成便于所述磁结构和所述线圈系统相对于彼此运动。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，当所述磁结构相对于所述线圈系统运动时，所述区域的至少一部分穿过所述线圈系统。
8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成接收机械力并响应于所述机械力的接收而产生电信号。
9.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成接收电信号并响应于所述电信号的接收而产生机械力。
10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括多个线圈。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述多个线圈包括相对于第一方向轴缠绕的第一线圈和相对于不同于第一方向的第二方向轴缠绕的第二线圈。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一线圈包括第一匝数，而所述第二线圈包括不同于所述第一匝数的第二匝数。
13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而所述第二线圈包括具有不同于所述第一半径的第二半径的第二金属线。
14.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对线圈。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于：
所述多个线圈中一对线圈的第一线圈包括按照第一方向缠绕的第一金属线；以及
所述那对线圈的第二线圈包括按照与所述第一方向相反的第二方向缠绕的第二金属线。
16.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：
机械传动系统。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述机械传动系统被配置成便于所述磁结构和所述线圈系统之间的相对线性运动。
18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述机械传动系统被配置成便于所述磁结构和所述线圈系统之间的相对转动。
19.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成便于所述磁结构相对于所述线圈系统的相对圆周运动。
20.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面，而所述第二磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述基本半螺旋管状表面形成所需尺寸以在所述第一磁元件和所述第二磁元件之间形成基本螺旋管状空腔。
22.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括基本螺旋管状的线圈。
23.一种发电方法，包括：
通过将第一磁元件和第二磁元件定位成分开一段距离且相同极基本上彼此正对而产生磁场，所述磁场相对于所述磁元件不平衡且被压缩在毗邻所述磁元件的区域中；以及
引起线圈系统和所述磁场之间的相对运动。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：整流所述线圈系统中所产生的电流。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括：在能量存储系统中存储能量。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述磁元件包括永磁体。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，引起相对运动包括使所述永磁体相对于所述线圈系统运动。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，使所述永磁体相对于所述线圈系统运动包括使所述永磁体沿着大致线性的路径运动。
29.如权利要求27所述的方法，其特征在于，使所述永磁体相对于所述线圈系统运动包括使所述永磁体旋转。
30.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：优化所述不平衡磁场的压缩区域中的梯度。
31.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述线圈系统包括按照第一方向缠绕的第一线圈和按照不同于所述第一方向的第二方向缠绕的第二线圈。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述第一线圈包括第一匝数，而所述第二线圈包括不同于所述第一匝数的第二匝数。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而所述第二线圈包括具有不同于所述第一半径的第二半径的第二金属线。
34.如权利要求27所述的方法，其特征在于，使所述永磁体相对于所述线圈系统运动包括使所述永磁体沿着大致圆形的路径运动。
35.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一磁元件具有基本半螺旋管状表面，而且所述第二磁元件具有基本半螺旋管状表面。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述基本半螺旋管状表面形成所需尺寸以在所述第一磁元件和所述第二磁元件之间形成基本螺旋管状空腔。
37.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括基本螺旋管状的线圈。
38.一种产生机械力的方法，包括：
通过将第一磁元件和第二磁元件定位成分开一段距离且相同极基本上彼此正对而产生磁场，所述磁场相对于所述磁元件不平衡且被压缩在毗邻所述磁元件的区域中；以及
通过所述磁元件附近的线圈系统传导电流。
39.如权利要求38所述的方法，其特征在于，所述电流是交变电流。
40.一种系统，包括：
外壳；
包含在所述外壳中的机电系统，包括：
线圈系统；以及
磁结构，包括：
具有第一量值的物理性质、第一极性的第一极、以及与所述第一极性相反的第二极性的第二极的第一磁元件；以及
具有不同于所述第一量值的第二量值的物理性质、所述第一极性的第一极、以及所述第二极性的第二极的第二磁元件；以及
支撑结构，配置成将所述第一和第二磁元件定位成相隔一段距离且所述第一磁元件的第一极大致上正对所述第二磁元件的第一极，以产生相对于所述第一和第二磁元件不平衡的磁场；以及
包含在所述外壳内的能量存储装置。
41.如权利要求40所述的系统，其特征在于，所述第一磁元件包括稀土磁体。
42.如权利要求41所述的系统，其特征在于，所述第二磁元件包括稀土磁体。
43.如权利要求42所述的系统，其特征在于，所述物理性质是长度，而且第一量值大于第二量值。
44.如权利要求43所述的系统，其特征在于，所述不平衡磁场包括其中所述磁场被压缩的区域。
45.如权利要求44所述的系统，其特征在于，所述支撑结构被配置成便于所述磁结构和所述线圈系统相对于彼此运动。
46.如权利要求45所述的系统，其特征在于，当所述磁结构相对于所述线圈系统运动时，所述区域穿过所述线圈系统。
47.如权利要求46所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括多个线圈。
48.如权利要求47所述的系统，其特征在于，所述多个线圈包括按照第一方向缠绕的第一线圈和按照不同于所述第一方向的第二方向缠绕的第二线圈。
49.如权利要求48所述的系统，其特征在于，所述第一线圈包括第一匝数，而所述第二线圈包括不同于所述第一匝数的第二匝数。
50.如权利要求49所述的系统，其特征在于，所述第一线圈包括具有第一半径的第一金属线，而所述第二线圈包括具有不同于所述第一半径的第二半径的第二金属线。
51.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括按照串-并联配置耦合到一起的多对线圈。
52.如权利要求51所述的系统，其特征在于：
所述多个线圈中一对线圈的第一线圈包括按照第一方向缠绕的第一金属线；以及
所述那对线圈的第二线圈包括按照与所述第一方向相反的第二方向缠绕的第二金属线。
53.如权利要求42所述的系统，其特征在于，所述物理性质是强度，而且所述第一量值大于所述第二量值。
54.如权利要求45所述的系统，其特征在于，所述系统被配置成便于所述磁结构相对于所述线圈系统的相对圆周运动。
55.如权利要求40所述的系统，其特征在于，所述第一磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面，而所述第二磁元件的第一极具有基本半螺旋管状表面。
56.如权利要求55所述的系统，其特征在于，所述基本半螺旋管状表面形成所需尺寸以在所述第一磁元件和所述第二磁元件之间形成基本螺旋管状空腔。
57.如权利要求40所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括基本螺旋管状的线圈。
58.一种机电系统，包括：
用于产生磁场的第一装置；
用于产生磁场的第二装置；
装置，用于将所述用于产生磁场的第一和第二装置相对彼此定位以产生压缩在毗邻所述用于产生压缩磁场的装置的区域中的不平衡磁场；
用于传导电流的装置；以及
用于便于所述压缩区域与所述用于传导电流的装置之间的相对运动的装置。
59.如权利要求58所述的系统，其特征在于，所述用于产生磁场的装置包括永磁体。
60.如权利要求59所述的系统，其特征在于，所述用于传导电流的装置包括一对线圈，所述那对线圈的第一线圈包括按照第一方向缠绕第一匝数且具有第一周长的第一金属线，所述那对线圈的第二线圈包括按照不同于所述第一方向的第二方向缠绕不同于所述第一匝数的第二匝数且具有不同于所述第一周长的第二周长的第二金属线。
61.如权利要求60所述的系统，其特征在于，所述第一匝数大于所述第二匝数，而所述第一周长小于所述第二周长。
62.如权利要求61所述的系统，其特征在于，所述用于传导电流的装置还包括配置成将所述第一线圈耦合到所述第二线圈，以使所述第一线圈对输出上的电势的贡献与所述第二线圈对所述电势的贡献具有相同的极性的耦合。
63.一种系统，包括：
具有基本半螺旋管状表面的第一磁元件；
具有基本半螺旋管状表面的第二磁元件；
支撑结构，被配置成保持所述第一磁元件和所述第二磁元件分开以在所述第一和第二磁元件之间形成基本螺旋管状空腔。
64.如权利要求63所述的系统，其特征在于，还包括线圈系统。
65.如权利要求63所述的系统，其特征在于，所述第一磁体元件基本上与所述第二磁元件相同。
66.如权利要求63所述的系统，其特征在于，所述第一磁元件的长度比所述第二磁元件的长度长。
67.如权利要求63所述的系统，其特征在于，所述第一磁元件包括基本圆柱形的永磁体。
68.如权利要求64所述的系统，其特征在于，所述线圈系统包括基本螺旋管状的线圈。
CNA2007800238520A 2006-06-26 2007-06-14 磁结构 Pending CN101479916A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/475,858 US20090295520A1 (en) 2006-06-26 2006-06-26 Magnetic structure
US11/475,858 2006-06-26
US11/475,389 2006-06-26
US11/475,842 2006-06-26
US11/762,005 2007-06-12
US11/762,021 2007-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101479916A true CN101479916A (zh) 2009-07-08

Family

ID=40839608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007800238520A Pending CN101479916A (zh) 2006-06-26 2007-06-14 磁结构

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20090295520A1 (zh)
CN (1) CN101479916A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101777807A (zh) * 2010-03-02 2010-07-14 叶羽纺 一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换方法及结构
CN102714453A (zh) * 2010-01-14 2012-10-03 胜美达集团株式会社 振动型电磁发电机
CN104253298A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 佳邦科技股份有限公司 天线结构
CN111806589A (zh) * 2020-07-31 2020-10-23 苏州荣坤智能机器科技有限公司 一种基于电磁吸附的爬壁机器人足垫

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7498682B2 (en) * 2007-03-07 2009-03-03 Aaron Patrick Lemieux Electrical energy generator
US8688224B2 (en) 2008-03-07 2014-04-01 Tremont Electric, Inc. Implantable biomedical device including an electrical energy generator
US20110221192A1 (en) * 2008-12-09 2011-09-15 Siemens Aktiengesellschaft Generator for generating eletrical energy from mechanical vibrations, and method for adjusting the resonant frequency of such a generator
US8704387B2 (en) 2010-01-06 2014-04-22 Tremont Electric, Inc. Electrical energy generator
WO2011085093A2 (en) 2010-01-06 2011-07-14 Tremont Electric, Llc Electrical energy generator
US8629572B1 (en) * 2012-10-29 2014-01-14 Reed E. Phillips Linear faraday induction generator for the generation of electrical power from ocean wave kinetic energy and arrangements thereof
CN104226659B (zh) * 2013-06-11 2017-09-22 富泰华工业（深圳）有限公司 分离机构

Family Cites Families (89)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2302687A (en) * 1933-01-28 1942-11-24 Gen Motors Corp Engine control apparatus
US2209809A (en) * 1937-01-16 1940-07-30 Walter E Burton Magnetic holding means
US3022400A (en) * 1957-06-27 1962-02-20 Ahlefeldt Rolf S Von Two-way solenoid
US3031802A (en) * 1960-11-29 1962-05-01 Bell Intercontinental Corp Blast machine sealing means
US3549818A (en) * 1967-08-15 1970-12-22 Message Systems Inc Transmitting antenna for audio induction communication system
US3607403A (en) * 1968-11-15 1971-09-21 Mc Donnell Douglas Corp Self-charging battery incorporating a solid-gas battery and storage battery within a honeycomb matrix
FR2044814B1 (zh) * 1969-05-23 1973-10-19 Mitachi Onkyo Seisakusho
US3809825A (en) * 1969-07-23 1974-05-07 Foley W Receiver for inductive communication system
US3660760A (en) * 1969-07-23 1972-05-02 William J Foley Inductive communication system
NL6915054A (zh) * 1969-10-03 1971-04-06
DE2246424A1 (de) * 1972-09-21 1974-04-04 Siemens Ag Einrichtung zur uebertragung von steuerbefehlen von einem feststehenden auf einen rotierenden teil von elektrischen maschinen
US3973269A (en) * 1974-02-26 1976-08-03 Sinar Ag Schaffhausen Shutter mechanism
US3963854A (en) * 1974-12-05 1976-06-15 United Kingdom Atomic Energy Authority Shielded cables
US4046244A (en) * 1975-08-06 1977-09-06 Sycor, Inc. Impact matrix print head solenoid assembly
SE397637B (sv) * 1976-03-09 1977-11-14 Wik G Magnetomrorare
US4218712A (en) * 1977-03-17 1980-08-19 Bethlehem Steel Corporation Magnetically shielded image dissector tube camera
US4217171A (en) * 1977-08-15 1980-08-12 General Atomic Company Blanket design for imploding liner systems
US4245640A (en) * 1977-10-07 1981-01-20 Hunt Robert J Chest motion electricity generating device
US4290663A (en) * 1979-10-23 1981-09-22 United Kingdom Atomic Energy Authority In high frequency screening of electrical systems
US4304136A (en) * 1980-02-01 1981-12-08 Transamerica Delaval Inc. Electrical transducer responsive to fluid flow
US4363902A (en) * 1980-03-17 1982-12-14 Wacker-Chemie Gmbh Process and heavy metal catalyst for the polymerization of α-olefins, particularly polyethylene
US4320927A (en) * 1980-03-21 1982-03-23 Sertich Anthony T Dental drill with magnetic air turbine having magnetic bearings
US4331285A (en) * 1980-03-24 1982-05-25 Hewlett-Packard Company Method for fabricating a magnetic shielding enclosure
EP0040509B1 (en) * 1980-05-19 1986-04-02 Hugh-Peter Granville Kelly Linear motor
US4372214A (en) * 1980-09-08 1983-02-08 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Explosive auto-enhancement device
NL8102521A (nl) * 1981-05-22 1982-12-16 Philips Nv Draagarminrichting voor magneetschijfgeheugeninrichting.
US4421118A (en) * 1981-08-12 1983-12-20 Smithkline Instruments, Inc. Ultrasonic transducer
US4639667A (en) * 1983-05-23 1987-01-27 Andresen Herman J Contactless controllers sensing displacement along two orthogonal directions by the overlap of a magnet and saturable cores
US4636902A (en) * 1984-07-09 1987-01-13 Microtek Storage Corporation Crosstalk shielding assembly for addition to one head of a dual magnetic head assembly
US4641118A (en) * 1984-08-06 1987-02-03 Hirose Manufacturing Co., Ltd. Electromagnet and electromagnetic valve coil assemblies
US4563727A (en) * 1985-01-14 1986-01-07 Curiel Raymond F Self-charging solar battery
US4648013A (en) * 1985-01-14 1987-03-03 Curiel Raymond F Self-charging solar battery
NL8500219A (nl) * 1985-01-28 1986-08-18 Philips Nv Televisiekamera.
US4890812A (en) * 1988-02-01 1990-01-02 Litton Systems, Inc. Temperature compensated mount for supporting a ring laser gyro
DE3824045C2 (de) * 1988-07-15 1994-04-07 Broadcast Television Syst Magnetkopfanordnung für ein Magnetbandgerät
US4959504A (en) * 1988-11-22 1990-09-25 Magnashield Technologies, Inc. Magnetically and radio frequency shielded enclosure
US4992624A (en) * 1989-06-12 1991-02-12 Hewlett-Packard Company Magnetic shield for visual display terminals
DE4021651C1 (zh) * 1990-07-07 1991-06-27 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
US5146123A (en) * 1990-11-06 1992-09-08 Yarr George A Linear reciprocating alternator
US5161414A (en) * 1991-01-30 1992-11-10 Balance Engineering Corp. Magnetically shielded apparatus for sensing vibration
US5502901A (en) * 1991-05-07 1996-04-02 Brown; Jeffrey W. Shock reducing footwear and method of manufacture
US5319332A (en) * 1991-11-12 1994-06-07 Computron Display Systems, A Division Of Xcel Corporation Magnetic shield for video monitor yokes
US5181004A (en) * 1992-05-11 1993-01-19 Siemens Automotive L.P. Solenoid coil assembly
US5347186A (en) * 1992-05-26 1994-09-13 Mcq Associates, Inc. Linear motion electric power generator
US5838138A (en) * 1994-05-02 1998-11-17 Henty; David L. Electronic device which is powered by actuation of manual inputs
US5463268A (en) * 1994-05-23 1995-10-31 National Electrostatics Corp. Magnetically shielded high voltage electron accelerator
US6489772B1 (en) * 1995-01-23 2002-12-03 The Regents Of The University Of California Borehole induction coil transmitter
US5650681A (en) * 1995-03-20 1997-07-22 Delerno; Charles Chaille Electric current generation apparatus
US5770945A (en) * 1996-06-26 1998-06-23 The Regents Of The University Of California Seafloor magnetotelluric system and method for oil exploration
US5782512A (en) * 1997-01-13 1998-07-21 Xerox Corporation Magnetic field latch assembly
US5975714A (en) * 1997-06-03 1999-11-02 Applied Innovative Technologies, Incorporated Renewable energy flashlight
US5951459A (en) * 1997-08-29 1999-09-14 Orthosoft, L.L.C. Magnetic coil for pulsed electromagnetic field
US5997464A (en) * 1997-08-29 1999-12-07 Orthosoft, L.L.C. Magnetic coil for pulsed electromagnetic field
US6111257A (en) * 1997-11-21 2000-08-29 Picker International, Inc. Support assembly for scintillating crystal
US5978446A (en) * 1998-02-03 1999-11-02 Picker International, Inc. Arc limiting device using the skin effect in ferro-magnetic materials
US6220719B1 (en) * 1998-02-11 2001-04-24 Applied Innovative Technologies, Inc. Renewable energy flashlight
US6313624B1 (en) * 1998-11-27 2001-11-06 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Position sensor with integrated signal-conditioning electronics on a printed wiring board
US6215303B1 (en) * 1999-06-14 2001-04-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Wire detection system
US6603224B1 (en) * 1999-12-08 2003-08-05 California Linear Devices, Inc. Linear motor stator assembly piece
DE10016974A1 (de) * 2000-04-06 2001-10-11 Philips Corp Intellectual Pty Spule für automatisierte Montage
EP1298773A4 (en) * 2000-06-14 2005-05-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd PERMANENT MAGNET SYSCHRONMOTOR
US6806604B2 (en) * 2000-07-13 2004-10-19 Kendro Laboratory Products Gmbh Centrifuge with a magnetically stabilized rotor for centrifugal goods
WO2002015658A1 (en) * 2000-08-14 2002-02-21 Conceptech A shielding device for a hand-held radiophone
ATE297648T1 (de) * 2000-09-13 2005-06-15 Florian Meinhard Koenig Strahlungsarmer kopfhörer
US6448679B1 (en) * 2000-12-14 2002-09-10 Joseph Imlach Passive magnetic support and damping system
US20040070482A1 (en) * 2001-01-22 2004-04-15 Gady Golan Flat coil
US6903725B2 (en) * 2001-02-23 2005-06-07 Sabatino Nacson Self-powered cordless mouse
EP1244223B1 (de) * 2001-03-22 2006-08-30 Florian Meinhard König Drahtloses Telefon mit EMV-Abschirmung
DE10119283A1 (de) * 2001-04-20 2002-10-24 Philips Corp Intellectual Pty System zur drahtlosen Übertragung elektrischer Leistung, ein Kleidungsstück, ein System von Kleidungsstücken und Verfahren zum Übertragen von Signalen und/oder elektrischer Leistung
US6952060B2 (en) * 2001-05-07 2005-10-04 Trustees Of Tufts College Electromagnetic linear generator and shock absorber
DE10236471C2 (de) * 2001-11-07 2003-10-16 Siemens Ag Magnetische Lagerung einer Rotorwelle gegen einen Stator unter Verwendung eines Hoch-T¶c¶-Supraleiters
US6600399B1 (en) * 2002-02-05 2003-07-29 Roland Pierre Trandafir Transducer motor/generator assembly
US7190247B2 (en) * 2002-04-01 2007-03-13 Med-El Elektromedizinische Geraete Gmbh System and method for reducing effect of magnetic fields on a magnetic transducer
US6550306B1 (en) * 2002-04-02 2003-04-22 Breed Automotive Technology, Inc. Miniature acceleration sensor
US6798090B2 (en) * 2002-04-18 2004-09-28 Rockwell Scientific Licensing, Llc Electrical power generation by coupled magnets
US6936937B2 (en) * 2002-06-14 2005-08-30 Sunyen Co., Ltd. Linear electric generator having an improved magnet and coil structure, and method of manufacture
US7089043B2 (en) * 2002-06-14 2006-08-08 Sunyen Co., Ltd. Self-rechargeable portable telephone
US6915145B2 (en) * 2002-06-07 2005-07-05 Sunyen Co., Ltd. Self-rechargeable portable telephone
US6664759B1 (en) * 2002-08-14 2003-12-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Manually rechargeable power system
JP2004150624A (ja) * 2002-09-03 2004-05-27 Seiko Epson Corp 磁気軸受装置
WO2004040598A1 (en) * 2002-11-01 2004-05-13 Magtech As Coupling device
US20040133130A1 (en) * 2003-01-06 2004-07-08 Ferry Steven J. Magnetically navigable medical guidewire
US6731968B2 (en) * 2003-07-29 2004-05-04 4-D Neuroimaging Magnetically shielded room with internal active magnetic field cancellation, and its use
DE10356094A1 (de) * 2003-12-01 2005-07-14 Siemens Audiologische Technik Gmbh Induktionsspule mit Querempfindlichkeit für Hörgeräte
US7009310B2 (en) * 2004-01-12 2006-03-07 Rockwell Scientific Licensing, Llc Autonomous power source
US20050168307A1 (en) * 2004-02-04 2005-08-04 Reynolds Michael G. High output magnetic inertial force generator
US7501726B1 (en) * 2004-07-28 2009-03-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Micro-electro-mechanical system (MEMS) and apparatus for generating power responsive to mechanical vibration
US7327046B2 (en) * 2005-12-23 2008-02-05 Alexander Benjamin Biamonte Kinetic energy system and apparatus for charging portable batteries
US7688036B2 (en) * 2006-06-26 2010-03-30 Battelle Energy Alliance, Llc System and method for storing energy

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102714453A (zh) * 2010-01-14 2012-10-03 胜美达集团株式会社 振动型电磁发电机
CN101777807A (zh) * 2010-03-02 2010-07-14 叶羽纺 一种用导磁材料做绕组的电磁能量转换方法及结构
CN104253298A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 佳邦科技股份有限公司 天线结构
CN109193135A (zh) * 2013-06-27 2019-01-11 佳邦科技股份有限公司 天线结构
CN111806589A (zh) * 2020-07-31 2020-10-23 苏州荣坤智能机器科技有限公司 一种基于电磁吸附的爬壁机器人足垫
CN111806589B (zh) * 2020-07-31 2023-12-22 苏州荣坤智能机器科技有限公司 一种基于电磁吸附的爬壁机器人足垫

Also Published As

Publication number Publication date
US20090295520A1 (en) 2009-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101479916A (zh) 磁结构
US7688036B2 (en) System and method for storing energy
MXPA04007927A (es) Sistema de iman dinamico.
JP5547713B2 (ja) タイヤ内発電装置
CN104718689A (zh) 有效利用空间的平面定子
CN101238631A (zh) 复合磁动线圈往复式发电机
CN101803109A (zh) 最大化来自无线功率磁谐振器的功率产量
EP2033294A2 (en) System and method for storing energy
WO2008091274A2 (en) Coil structure
WO2007121382A2 (en) Power generator having a plurality of arranged power generator units
US20090295253A1 (en) Motor/generator
CN104883026A (zh) 滚动振子直线振动能量收集装置
US20130154423A1 (en) Axial flux alternator with one or more flux augmentation rings
US20220109384A1 (en) Hybrid type energy harvester
US20100013345A1 (en) Bi-metal coil
US5345128A (en) Magnetic bearing with closed loops which move in AC electromagnet field and/or which include capacitors
CN201656734U (zh) 环绕式振动发电装置
CN101764495B (zh) 环绕式振动发电装置
US20060226726A1 (en) Planar electromagnetic induction generators and methods
KR20090110188A (ko) 코일, 그 제조방법 및 그를 이용한 장치
WO2009126188A2 (en) Electro-mechanical system
WO2008091275A2 (en) Magnetic structure
JP7400520B2 (ja) 発電装置
US20020018333A1 (en) Apparatus and method for generating gravitational force/gravitational field
JP6991481B2 (ja) 発電セル及び発電装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1134589

Country of ref document: HK

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090708

REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1134589

Country of ref document: HK