KR20120081599A - 다극 전자기 발전기 - Google Patents

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KR20120081599A
KR20120081599A KR1020127009527A KR20127009527A KR20120081599A KR 20120081599 A KR20120081599 A KR 20120081599A KR 1020127009527 A KR1020127009527 A KR 1020127009527A KR 20127009527 A KR20127009527 A KR 20127009527A KR 20120081599 A KR20120081599 A KR 20120081599A
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KR
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magnet
suspension
circuit board
multipole magnet
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KR1020127009527A
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Inventor
이라이 타카하시
세드랙 조셉 라운디
Original Assignee
에코하비스터, 아이엔씨
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Abstract

발전기는 제 1 자석 어레이 또는 제 1 시트 자석; 제 1 도체; 및 전력 관리 회로를 포함한다. 제 1 자석 어레이는 1차원 또는 2차원 어레이의 자석을 포함한다. 제 1 시트 자석은 자극이 번갈아 배치되는 1차원 도는 2차원 어레이를 포함한다. 제 1 도체는 제 1 다층 인쇄 회로 기판의 다수의 층들 상에 있는 제 1 사형 도체를 포함하거나, 하나 또는 그 이상의 평면 상에 있는 제 1 사형 도체를 포함한다. 전력 관리 회로는 제 1 자석 어레이 또는 제 1 시트 자석과 제 1 도체 간의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 제공한다.

Description

다극 전자기 발전기{MULTIPOLAR ELECTROMAGNETIC GENERATOR}
다른 출원의 교차 참조
본 출원은 모든 목적을 위해 여기에 참조로 포함되어 있는 2009년 9월 16일자로 출원된 발명의 명칭이 MULTIPOLAR ELECTROMAGNETIC GENERATOR인 미국 가특허출원 제61/242,805호(대리인 정리번호 ECOHP001+)를 기초로 우선권을 주장한다.
혁신적인 전력 해결에 대한 명백한 요구가 있는 다수의 센서 응용 영역이 존재한다. 산업 자동화, 공급 망 관리, 건설, 가정 자동화, 자산 추적 및 환경 감시에서의 무선 센서 네트워크의 시장은 2012년까지 400백만 장치 이상 충분히 성장할 것으로 예상된다. 그러한 시스템의 평균 사용 수명은 10년 이상으로 목표되며, 그것은 종래 배터리의 독립형 사용이 강한 에너지 해결이 되기 위해 상당한 장벽을 내포하는 것을 의미한다.
운동으로부터 에너지를 획득하는 것은 열정적인 연구의 초점이 되고 있다. 3개의 공통 기술적 접근법이 존재한다: 압전, 정전, 및 전자. 다수의 연구 그룹 및 회사는 지난 20년 동안 진동을 이용하기 위해 소형 박막 압전 장치를 개발하려고 시도했다. 그러나, 하나의 문제는 박막 압전 에너지가 고전압 저전류 출력, 통상 수십 볼트 및 보다 작은 나노암페어 때문에 전력 출력을 제한한다는 것이며, 그것은 실질적인 손실없이 변환하는 것을 곤란하게 한다. 다른 문제는 실제 응용에 이용가능한 어떤 진동 또는 주기적 운동에 결합될 수 없는 통상 MHz 주위의 압전(PZT) 재료의 높은 고유 주파수이다.
다른 그룹은 정전 발전기를 개발하는 것에 초점을 맞추었다. 정전 발전기는 고전압 및 저전류만을 생성한다는 사실로 인해 또한 압전 발전기에 유사한 전력 출력을 제한했다. 게다가, 대부분의 경우에 정전 발전기는 정전 발전기가 의존하는 정전 에어 갭의 비교적 저에너지로 인해 압전 또는 전자 발전기보다 낮은 전력 밀도를 갖는 것으로 제시될 수 있다.
한편, 전자 발전기는 압전 재료의 고유 주파수에 제한되지 않고 비교적 대량의 전력을 공급하는 잠재력을 가지고 있다. 그러나, 요구된 소형 규모에서 충분한 전력을 발생시키는 것은 여전히 달성되지 못하고 있다. 또한, 소규모 장치의 불일치 고유 주파수, 통상 kHz는 대부분의 응용에 공통적으로 이용가능한 진동에 결합될 수 없다. 마지막으로, 현재의 설계는 배터리의 비용을 넘어 제조 비용을 과감하게 상승시키는 최신식 기계 가공 및 어셈블리(예를 들어, e 레이저 커팅, 방전 가공(EDM), 및 CNC 기계 가공) 또는 마이크로 기계 가공 및 박막 기술을 필요로 한다(예를 들어, 자성 재료, 모든 영구 자석 및 자성 합금은 박막으로 수행하기에 곤란하고 비싸다. 마이크로 기계 가공은 일반적으로 장치의 사이즈가 커짐에 따라 비싸지고, 이 경우에 장치는 비교적 합리적인 양의 전력을 제공하기 위해 비교적 큰 것이 요구된다(~ 1 cm2). 그 사이즈에서, 마이크로 기계 가공은 상당히 비싸진다.).
본 발명의 각종 실시예는 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 개시되어 있다.
도 1a는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 1b는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 1c는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 1d는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 1e는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 1f는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 2a는 발전기의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 2b는 서스펜션 시트 외형의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 3a는 다층 회로 기판의 층 상의 도체 레이아웃의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 3b는 단면도에서 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 3c는 다층 회로 기판의 층 상의 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 3d는 다층 회로 기판의 2개의 층 상의 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 3e는 다층 중 각각의 하나에 5개의 사형(serpentine) 도체를 갖는 다층 회로 기판의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 4a는 다극 자석의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 4b는 자성 시트의 형태로 다극 자석의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 4c는 막대 자석 어레이의 형태로 다극 자석의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 5a는 발전기의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 5b는 발전기의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 6은 코일 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 7은 전력 관리 회로의 실시예를 예시하는 블록도이다.
도 9는 전력 관리 프로세스의 실시예를 예시하는 순서도이다.
본 발명은 프로세스; 장치; 시스템; 물질의 조성; 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 구체화되는 컴퓨터 프로그램 제품; 및/또는 프로세서에 연결된 메모리 상에 저장되며 그리고/또는 메모리에 의해 제공되는 명령을 실행하도록 구성된 프로세서와 같은 프로세서를 포함하는 다수의 방식으로 구현된다. 이 명세서에서. 이 구현, 또는 본 발명이 취할 수 있는 어떤 다른 형태는 기술로 지칭될 수 있다. 일반적으로, 개시된 프로세스의 단계의 순서는 본 발명의 범위 내에서 변경될 수 있다. 다르게 지정되지 않으면, 태스크를 수행하도록 구성되는 것으로 기재된 프로세서 또는 메모리와 같은 구성요소는 소정 시간에 태스크를 수행하도록 일시적으로 구성되는 통상의 구성요소 또는 태스크를 수행하도록 제조되는 특수한 구성요소로 구현될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, 용어 '프로세서'는 컴퓨터 프로그램 명령과 데이터를 처리하도록 구성된 1개 이상의 장치, 회로, 및/또는 프로세싱 코어를 지칭한다.
본 발명의 1개 이상의 실시예의 상세한 설명은 본 발명의 원리를 예시하는 첨부 도면과 함께 이하에 제공된다. 본 발명은 그러한 실시예와 관련하여 기재되지만, 본 발명은 어떤 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 한정되고 본 발명은 다수의 대안, 수정 및 등가를 포함한다. 다수의 구체적인 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 이하의 설명에 진술되어 있다. 이 상세한 설명은 예를 위해 제공되고 본 발명은 이 구체적인 상세한 설명의 일부 또는 모두없이 청구범위에 따라 실시될 수 있다. 명료함을 위해, 본 발명에 관련된 기술 분야에 알려진 기술 재료는 본 발명이 불필요하게 애매해지지 않도록 상세히 기재되지 않는다.
발전기가 개시된다. 어떤 실시예에 있어서, 발전기는 평면 상에 위치된 자석 어레이, 도체, 및 전력 관리 회로를 포함한다. 어레이는 1차원 또는 2차원 자석 어레이를 포함한다. 도체는 다층 인쇄 회로 기판의 복수 층 상에 있는 사형 도체를 포함한다. 전력 관리 회로는 자석 어레이와 도체 사이의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 발생시킨다.
발전기가 개시된다. 어떤 실시예에 있어서, 발전기는 시트 자석, 도체, 및 전력 관리 회로를 포함한다. 시트 자석은 자극이 번갈아 배치되는 1차원 또는 2차원 어레이를 포함한다. 도체는 1개 이상의 평면 상에 있는 사형 도체를 포함한다. 전력 관리 회로는 시트 자석과 도체 사이의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 발생시킨다.
발전기가 개시된다. 어떤 실시예에 있어서, 발전기는 다극 자석, 코일 세트, 및 전력 관리 회로를 포함한다. 다극 자석 및 코일은 서로에 대하여 발진된다. 전압 및/또는 전류는 다극 자석과 코일 세트 사이의 상대 운동에 의해 발생된다. 전력 관리 회로는 표준 전자 장치 또는 전기 시스템에 위한 사용을 위해 발생되는 전력을 조절한다.
어떤 실시예에 있어서, 도체 또는 코일 세트는 다층 회로 기판으로 구현된다. 회로 기판이 고정 또는 정지되면, 자석은 도체에 대해 발진되게 하는 굴곡부에 부착된다. 자석이 고정되면, 회로 기판(또는 코일이나 도체의 다른 실시예)는 자석에 대해 발진되게 하는 굴곡부에 확실히 부착된다.
어떤 실시예에 있어서, 다층 회로 기판은 다극 자석의 자계에 영역을 제공하는 다층 회로 기판의 다층의 표면 상에 도체를 갖는다. 다층 회로 기판은 다극 자석에 대해 이동되거나(예를 들어, 발진되거나), 대안으로 자석은 회로 기판에 대해 이동된다. 다층 회로 기판의 도체는 다층 회로 기판과 다극 자석 사이의 상대 운동으로 인하여 도체에 의해 둘러싸여지는 자속의 변화를 경험해서 도체에 의해 생성되는 평면 코일에 걸쳐 발생되는 전압 및/또는 전류를 야기시킨다. 어떤 실시예에 있어서, 전력 관리 회로는 정류(예를 들어, 다이오드 회로)의 사용에 의해 교류 전압(예를 들어, 발진으로 인하여)을 DC 전압으로 변환하고 에너지를 커패시터 및/또는 배터리 상에 저장하거나 전력을 사용하는 전기 부하 또는 회로에 전력을 직접 제공함으로써 전력을 조절한다.
도 1a는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석(100) 및 다극 자석(102)은 인접한 북-남의 사이클을 갖는 일련의 자석 및 그 다음 남-북 배향 자석을 각각 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(100) 및/또는 다극 자석(102)은 시트 자석(예를 들어, NdFeB 시트 자석)을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 시트 자석은 -150 mTesla의 표면 자계를 갖는다. 각종 실시예에 있어서, 자석에 대한 피치는 소수의 밀리미터, 1 밀리미터, 분수의 밀리미터, 또는 어떤 다른 적절한 피치이다. 어떤 실시예에 있어서, 피치는 에너지를 얻는 운동의 범위에 일치된다. 어떤 실시예에 있어서, 다층 회로 기판에 필드를 제공하는 1개의 다극 자석(예를 들어, 다극 자석(100) 또는 다극 자석(102))만이 존재한다.
다극 자석(100) 및 다극 자석(102)은 자계를 다층 회로 기판(104)에 각각 제공한다. 다극 자석(100) 및 다극 자석(102)은 다층 회로 기판(104)의 반대 측에 있다. 다극 자석(100) 및 다극 자석(102)은 한쪽 자석의 북의 스트라이프가 다른 쪽 자석의 남의 스트라이프와 일렬로 늘어서도록 정렬된다. 다층 회로 기판(104)은 2개의 자석(다극 자석(100) 및 다극 자석(102)) 때문에 높은 자계를 경험한다. 다층 회로 기판(104)은 다극 자석(100) 및 다극 자석(102)에 대해 이동된다. 다층 회로 기판(104)은 서스펜션(106) 및 서스펜션(110)을 사용하여 발진된다. 서스펜션(106)은 다층 회로 기판(104)을 고정 구조(108)로부터 서스펜드(suspend)한다. 서스펜션(110)은 다층 회로 기판(104)을 고정 구조(112)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(106) 및 서스펜션(110)은 서스펜드된 다층 회로 기판(104)의 발진 주파수가 발전기에 의해 경험된 운동에 테일러(tailor)되도록 선택된다. 각종 실시예에 있어서, 테일러링은 다층 회로 기판(104) 및/또는 서스펜션(106) 및/또는 서스펜션(110)의 사이즈, 재료, 질량(예를 들어, 추가 질량), 또는 어떤 다른 적절한 특징을 선택함으로써 달성된다. 어떤 실시예에 있어서, 중량은 다층 회로 기판(104)에 추가된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(106) 및/또는 서스펜션(110)은 저비용 스탬핑 또는 커팅을 사용하여 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(106) 및/또는 서스펜션(110)은 플라스틱으로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(106) 및/또는 서스펜션(110)은 서스펜션 시트의 일부이며, 여기서 서스펜션 시트는 다층 회로 기판(104)에 연결된다.
어떤 실시예에 있어서, 다층 회로 기판(104)은 대략 5.5 cm의 폭, 5.5 cm의 크기, 및 1 mm 두께이다. 다층 회로 기판(104)은 중량이 1Og이고 대략 160 Hz의 공진 주파수로 스탬프된 금속 서스펜션(106) 및 서스펜션(110)을 사용함으로써 서스펜드된다.
어떤 실시예에 있어서, 다층 회로 기판(104)은 대략 3.5 cm 폭, 4 cm 크기, 및 1 mm 두께이다. 다층 회로 기판(104)은 중량이 4g이고 대략 80Hz의 공진 주파수로 금속 서스펜션(106) 및 금속 서스펜션(110)을 사용함으로써 서스펜드된다.
도 1b는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석(120) 및 다극 자석(122)은 인접한 북-남의 사이클을 갖는 일련의 자석 및 그 다음 남-북 배향 자석을 각각 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(120) 및/또는 다극 자석(122)은 시트 자석(예를 들어, NdFeB 고무 시트 자석)을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 시트 자석은 ~150 mTesla의 표면 자계를 갖는다. 각종 실시예에 있어서, 자석에 대한 피치는 소수의 밀리미터, 1 밀리미터, 분수의 밀리미터, 또는 어떤 다른 적절한 피치이다. 어떤 실시예에 있어서, 피치는 에너지를 얻는 운동의 범위에 일치한다. 어떤 실시예에 있어서, 다층 회로 기판에 필드를 제공하는 1개의 다극 자석(예를 들어, 다극 자석(120) 또는 다극 자석(122))만이 존재한다.
다극 자석(120) 및 다극 자석(122)은 자계를 다층 회로 기판(124)에 각각 제공한다. 다극 자석(120) 및 다극 자석(122)은 다층 회로 기판(124)의 반대 측에 있다. 다극 자석(120) 및 다극 자석(122)은 한쪽 자석의 북의 스트라이프가 다른 쪽 자석의 남의 스트라이프와 일렬로 늘어서도록 정렬된다. 다층 회로 기판(104)은 2개의 자석(다극 자석(120) 및 다극 자석(122)) 때문에 높은 자계를 경험한다. 다층 회로 기판(124)은 다극 자석(120) 및 다극 자석(122)에 대해 이동된다. 다극 자석(120)은 서스펜션(125) 및 서스펜션(129)을 사용하여 발진된다. 서스펜션(125)은 다극 자석(120)을 고정 구조(127)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(129)은 다극 자석(120)을 고정 구조(132)로부터 서스펜드된다. 서스펜션(126)은 다극 자석(122)을 고정 구조(128)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(130)은 다극 자석(122)을 고정 구조(131)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(125), 서스펜션(126), 서스펜션(129), 및 서스펜션(130)은 서스펜드된 다극 자석(120) 및 다극 자석(122)의 발진 주파수가 발전기에 의해 경험된 운동에 테일러되도록 선택된다. 각종 실시예에 있어서, 테일러링은 다극 자석(120) 및/또는 다극 자석(122) 및/또는 서스펜션(125), 서스펜션(126), 서스펜션(129), 및/또는 서스펜션(130)의 사이즈, 재료, 질량(예를 들어, 추가 질량), 또는 어떤 다른 적절한 특징을 선택함으로써 달성된다. 어떤 실시예에 있어서, 중량은 다층 회로 기판(124)에 추가된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(125), 서스펜션(126), 서스펜션(129), 및/또는 서스펜션(130)은 저비용 스탬핑 및 커팅을 사용하여 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(125), 서스펜션(126), 서스펜션(129), 및/또는 서스펜션(130)은 플라스틱으로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(125), 서스펜션(126), 서스펜션(129), 및/또는 서스펜션(130)은 서스펜션 시트의 일부이며, 여기서 서스펜션 시트는 다극 자석(120) 또는 다극 자석(122)에 연결된다. 다극 자석(120) 및 다극 자석(122)은 각각 독립적으로 발진되게 된다.
도 1c는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)은 인접한 북-남의 사이클을 갖는 일련의 자석 및 그 다음 남-북 배향 자석을 각각 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(140) 및/또는 다극 자석(142)은 시트 자석(예를 들어, NdFeB 시트 자석)을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 시트 자석은 ~150 mTesla의 표면 자계를 갖는다. 각종 실시예에 있어서, 자석에 대한 피치는 소수의 밀리미터, 1 밀리미터, 분수의 밀리미터, 또는 어떤 다른 적절한 피치이다. 어떤 실시예에 있어서, 피치는 에너지를 얻는 운동의 범위에 일치된다. 어떤 실시예에 있어서, 다층 회로 기판에 필드를 제공하는 1개의 다극 자석(예를 들어, 다극 자석(140) 또는 다극 자석(142))만이 존재한다.
다극 자석(140) 및 다극 자석(142)은 자계를 다층 회로 기판(144)에 각각 제공한다. 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)은 다층 회로 기판(144)의 반대 측에 있다. 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)은 한쪽 자석의 북의 스트라이프가 다른 쪽 자석의 남의 스트라이프와 일렬로 늘어서도록 서스펜션의 나머지 위치에서 정렬된다. 다층 회로 기판(144)은 2개의 자석(다극 자석(140) 및 다극 자석(142)) 때문에 높은 자계를 경험한다. 다층 회로 기판(144)은 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)에 대해 이동된다. 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)은 서스펜션(146) 및 서스펜션(150)을 사용하여 발진된다. 서스펜션(146)은 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)을 고정 구조(148)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(150)은 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)을 고정 구조(152)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(146) 및 서스펜션(150)은 서스펜드된 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)의 발진 주파수가 발진에 의해 경험되는 운동에 테일러되도록 선택된다. 각종 실시예에 있어서, 테일러링은 다극 자석(140) 및/또는 다극 자석(142) 및/또는 서스펜션(146) 및/또는 서스펜션(150)의 사이즈, 재료, 질량(예를 들어, 추가 질량), 또는 어떤 다른 적절한 특징을 선택함으로써 달성된다. 어떤 실시예에 있어서, 중량은 다층 회로 기판(144)에 추가된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(146) 및/또는 서스펜션(150)은 저비용 스탬핑 및 커팅을 사용하여 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(146) 및/또는 서스펜션(150)은 플라스틱으로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(146) 및/또는 서스펜션(150)은 서스펜션 시트의 일부이며, 여기서 서스펜션 시트는 다극 자석(140) 또는 다극 자석(142)에 연결된다. 다극 자석(140) 및 다극 자석(142)은 함께 발진되도록 연결된다.
도 1d는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석(160)은 인접한 북-남의 사이클을 갖는 일련의 자석 및 그 다음 남-북 배향 자석을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(160)은 시트 자석(예를 들어, NdFeB 시트 자석)을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 시트 자석은 ~150 mTesla의 표면 자계를 갖는다. 각종 실시예에 있어서, 자석에 대한 피치는 소수의 밀리미터, 1 밀리미터, 분수의 밀리미터, 또는 어떤 다른 적절한 피치이다. 어떤 실시예에 있어서, 피치는 에너지를 얻는 운동의 범위에 일치된다.
다극 자석(160)은 자계를 다층 회로 기판(164) 및 다층 회로 기판(165)에 제공한다. 다층 회로 기판(164) 및 다층 회로 기판(165)은 다극 자석(160)의 반대 측에 있다. 다층 회로 기판(164) 및 다층 회로 기판(165)은 한쪽 자석의 북의 스트라이프가 서스펜션의 나머지 위치에서 회로 기판 내의 도체 라인과 일렬로 늘어서도록 정렬된다. 다극 자석(160)의 운동은 전류가 발생되도록 다층 회로 기판(164) 및 다층 회로 기판(165) 상의 도체들 사이의 영역에 의해 둘러싸여지는 자속의 변화를 제공한다. 다극 자석(160)은 서스펜션(166) 및 서스펜션(170)을 사용하여 발진된다. 서스펜션(166)은 다극 자석(160)을 고정 구조(168)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(170)은 다극 자석(160)을 고정 구조(172)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(166) 및 서스펜션(170)은 서스펜드된 다극 자석(160)의 발진 주파수가 발진기에 의해 경험되는 운동에 테일러되도록 선택된다. 각종 실시예에 있어서, 테일러링은 다극 자석(160) 및/또는 서스펜션(166) 및/또는 서스펜션(170)의 사이즈, 재료, 질량(예를 들어, 추가 질량), 또는 어떤 다른 적절한 특징을 선택함으로써 달성된다. 어떤 실시예에 있어서, 중량은 다극 자석(160)에 추가된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(166) 및/또는 서스펜션(170)은 저비용 스탬핑 및 커팅을 사용하여 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(166) 및/또는 서스펜션(170)은 플라스틱으로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(166) 및/또는 서스펜션(170)은 서스펜션 시트의 일부이며, 여기서 서스펜션 시트는 다극 자석(160)에 연결된다.
어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(160)은 대략 3.5 cm의 폭, 4 cm의 크기, 및 1 mm의 두께이고 중량이 약 4 g이다. 다극 자석(160)은 대략 80 Hz의 공진 주파수로 스탬프된 금속 서스펜션(166) 및 서스펜션(170)을 사용함으로써 서스펜드된다.
도 1e는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석(174)은 인접한 북-남의 사이클을 갖는 일련의 자석 및 그 다음 남-북 배향 자석을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(174)은 시트 자석(예를 들어, NdFeB 시트 자석)을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 시트 자석은 ~150 mTesla의 표면 자계를 갖는다. 각종 실시예에 있어서, 자석에 대한 피치는 자석은 소수의 밀리미터, 1 밀리미터, 분수의 밀리미터, 또는 어떤 다른 적절한 피치이다. 어떤 실시예에 있어서, 피치는 에너지를 얻는 운동의 범위에 일치된다.
다극 자석(174)은 자계를 다층 회로 기판(184)에 제공한다. 다층 회로 기판(184)은 한쪽 자석의 북의 스트라이프가 서스펜션의 나머지 위치에서 다층 회로 기판(184) 내의 도체 라인과 일렬로 늘어서도록 정렬된다. 다극 자석(174)의 운동은 전압 및/또는 전류가 발생되도록 다층 회로 기판(184) 상의 도체들 사이의 영역에 의해 둘러싸여지는 자속의 변화를 제공한다. 다극 자석(174)은 서스펜션(176) 및 서스펜션(180)을 사용하여 발진된다. 서스펜션(176)은 다극 자석(174)을 고정 구조(178)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(180)은 다극 자석(174)을 고정 구조(182)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(176) 및 서스펜션(180)은 서스펜드된 다극 자석(174)의 발진 주파수가 발전기에 의해 경험되는 운동에 테일러되도록 선택된다. 각종 실시예에 있어서, 테일러링은 다극 자석(174) 및/또는 서스펜션(176) 및/또는 서스펜션(180)의 사이즈, 재료, 질량(예를 들어, 추가 질량), 또는 어떤 다른 적절한 특징을 선택함으로써 달성된다. 어떤 실시예에 있어서, 중량은 다극 자석(174)에 추가된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(176) 및/또는 서스펜션(180)은 저비용 스탬핑 및 커팅을 사용하여 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(176) 및/또는 서스펜션(180)은 플라스틱으로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(176) 및/또는 서스펜션(180)은 서스펜션 시트의 일부이며, 여기서 서스펜션 시트는 다극 자석(174)에 연결된다.
어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(174)은 대략 3.5 cm의 폭, 4 cm의 크기, 및 1 mm의 두께이다. 다극 자석(174)은 중량이 4g이고 대략 80 Hz의 공진 주파수로 스탬프된 금속 서스펜션(176) 및 서스펜션(180)를 사용함으로써 서스펜드된다.
도 1f는 발전기의 일부의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석(196)은 인접한 북-남의 사이클을 갖는 일련의 자석 및 그 다음 남-북 배향 자석을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(196)은 시트 자석(예를 들어, NdFeB 시트 자석)을 포함한다. 어떤 실시예에 있어서, 시트 자석은 -150 mTesla의 표면 자계를 갖는다. 각종 실시예에 있어서, 자석에 대한 피치는 소수의 밀리미터, 1 밀리미터, 분수의 밀리미터, 또는 어떤 다른 적절한 피치이다. 어떤 실시예에 있어서, 피치는 에너지를 얻는 운동의 범위에 일치된다.
다극 자석(196)은 자계를 다층 회로 기판(186)에 제공한다. 다층 회로 기판(186)은 한쪽 자석의 북의 스트라이프가 서스펜션의 나머지 위치에서 다층 회로 기판(186) 내의 도체 라인과 일렬로 늘어서도록 정렬된다. 다층 회로 기판(186)의 운동은 전압 및/또는 전류가 발생되도록 다극 자석(196) 상의 도체들 사이의 영역에 의해 둘러싸여지는 자속의 변화를 제공한다. 다층 회로 기판(186)은 서스펜션(192) 및 서스펜션(188)을 사용하여 발진된다. 서스펜션(188)은 다층 회로 기판(186)을 고정 구조(190)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(192)은 다층 회로 기판(186)을 고정 구조(194)로부터 서스펜드한다. 서스펜션(192) 및 서스펜션(188)은 서스펜드된 다층 회로 기판(186)의 발진 주파수가 발진기에 의해 경험되는 운동에 테일러되도록 선택된다. 각종 실시예에 있어서, 테일러링은 다층 회로 기판(186) 및/또는 서스펜션(192) 및/또는 서스펜션(188)의 사이즈, 재료, 질량(예를 들어, 추가 질량), 또는 어떤 다른 적절한 특징을 선택함으로써 달성된다. 어떤 실시예에 있어서, 중량이 다층 회로 기판(186)에 추가된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(192) 및/또는 서스펜션(188)은 저비용 스탬핑 및 커팅을 사용하여 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(192) 및/또는 서스펜션(188)은 플라스틱으로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션(192) 및/또는 서스펜션(188)은 서스펜션 시트의 일부이며, 여기서 서스펜션 시트는 다층 회로 기판(186)에 연결된다.
도 2a는 발진기의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 서스펜션 시트(200)은 다극 자석(202)에 연결된다. 서스펜션 시트(200)는 주변 구조에 연결되며 - 예를 들어, 굴곡부(208)에 의해 - 210으로 지시되는 방향으로 운동/발진할 수 있는 스프링 매스 구조를 이룬다. 다극 자석(202)은 극의 스트라이프가 번갈아 배치되는 시트 자석을 포함한다. 210의 운동 방향은 다극 자석(202)의 스트라이프에 수직이므로 운동은 자계의 변화가 이동 시트 근처의 고정 구조에 대해 경험되게 한다. 서스펜션 시트(200) 및 다극 자석(202)은 다층 회로 기판(206)에 대해 이옹된다. 다층 회로 기판(206)은 다극 자석(예를 들어, 다극 자석(202))으로부터의 자속의 변화가 이동되는 경우에 전류를 발생시키도록 배치된 도체(204)를 포함한다. 도체(204)는 자성 시트 극 스트라이프과 평행한 긴 라인 및 스트라이프에 걸쳐 짧은 레그를 갖는 사형 패턴으로 배열되어 있다. 어떤 실시예에 있어서, 도체는 다층 회로 기판(206)의 복수 층에 나타나 있다. 각종 실시예에 있어서, 복수 층 각각 상의 도체는 서로 전기적으로 분리되어 있고, 복수 층 각각 상의 도체는 전기적으로 접속되어 있고, 복수 층 각각 상의 도체는 각 층 도체 경로 - 예를 들어, 각 층 상의 동일 단부에 접속된 각 층 상의 유사한 회로 경로와 "평행"하고, 복수 층 각각 상의 도체는 각 층 도체 경로 - 예를 들어, 각 층 상의 반대 단부에 접속된 각 층 상의 유사한 회로 경로, 또는 어떤 다른 적절한 도체 접속 및 레이아웃에 대해 "직렬"이다.
어떤 실시예에 있어서, 다극 자석(202)은 35mm X 40mm X 2mm의 부피를 갖는다. 각각 폭 2mm의 20개의 스트라이프가 존재한다. 자석의 강도는 관심있는 범위(즉, 다층 회로 기판(206)이 발진하는)인 약 0.3 Tesla이다. 사형은 자극 스트라이프와 일렬로 늘어서도록 배치되어 있고, 인쇄 회로 기판의 각 층 상에 20 X 3 = 60개가 존재한다(도 3a 참조). 각종 실시예에 있어서, 3 루프, 5 루프, 또는 어떤 다른 적절한 수의 루프가 존재한다. 전체 360개의 도체에 대한 다층 회로 기판(206)에 6개의 층이 존재한다. 발진기의 전체 질량은 6 그램이며, 그것은 회로 기판 및 어떤 커넥터 및 스프링 부속품을 포함한다. 최종 발진 주파수는 약 75 Hz이다. 발생된 피크 개방 회로 전압은 약 5 볼트이다. 코일 저항은 약 10 Ohm이므로, 코일이 10 Ohm 저항으로 터미네이트될 때, 최대 피크 전력은 2.5 와트(5 볼트, 0.5 암페어)이다. 그러나, 광 스위치에 대한 적절한 타임 윈도우인 20 mSec에 걸쳐 발생되는 평균 전력은 약 100 mW이다. 이 제품이 자유 발진 모드에서 동작하므로, 공진이 아닌 동작점이 실제로 존재하지 않는다.
도 2b는 서스펜션 시트 외형의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 각 서스펜션 시트(예를 들어, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 및 290)에 대한 부착점 및 발진(예를 들어, 222, 232, 242, 252, 262, 272, 282, 및 292)에 대한 방향이 도시되어 있다. 어떤 실시예에 있어서, 도 2b의 서스펜션 시트는 커팅되거나 스탬핑되거나 몰딩되는 재료로 제조된다. 어떤 실시예에 있어서, 서스펜션 시트는 플라스틱으로 제작될 수 있다. 각종 실시예에 있어서, 서스펜션의 스프링 상수는 서스펜션 플랫폼의 중심 바디로부터 부착점으로 연장되는 암을 따라 재료 종류, 재료 두께, 재료 폭, 또는 스프링 상수를 조정하는 어떤 다른 방식을 선택함으로써 조정된다. 각종 실시예에 있어서, 서스펜션 플러스 다극 자석 또는 다층 회로 기판의 발진 주파수는 서스펜션의 재료 종류, 서스펜션의 중심 바디의 질량, 다극 자석의 재료, 다층 회로 기판의 질량, 또는 발진 주파수를 조정하는 어떤 다른 적절한 방식을 선택함으로써 조정된다.
도 3a는 다층 회로 기판의 층 상에 도체 레이아웃의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 도체 단부(300)는 다극 자석 상의 자석 스트라이프에 평행하게 진행하는 도체(302)에 연결된다. 도체(302)는 자석 스트라이프에 걸쳐 진행하는 도체(306)에 연결된다. 도체(306)는 다극 자석 내의 자석 스트라이프에 평행하게 진행하는 도체(308)에도 연결된다. 유사한 도체는 다극 자석이 도체들 사이(예를 들어, 도체(308)과 도체(310) 사이)의 영역에 의해 둘러싸여지는 자속의 변화로부터 이동될 때 다극 자석의 다른 자석 스트라이프를 둘러싸도록 배치되고 전류를 발생시키도록 구성된다. 도체는 이중이고 도체 단부(304)에 끝나는 사형으로 배치된다. 이와 같이, 회로 기판의 단일 층 상에 직렬로 배선된 다수의 사형 도체가 존재한다. 도 3a는 2개의 사형 도체를 직렬로 도시한다. 어떤 실시예에 있어서, 도체는 회로 기판의 다층 상에 있고 비어를 사용하여 다른 층에 접속된다.
도 3b는 도체의 실시예를 단면도로 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다층 회로 기판(320)은 단면으로 도시된 복수의 도체(예를 들어, 도체(322))를 포함한다. 도체는 다층 회로 기판의 각 층 상에 대해 도 3a에 도시된 것의 패턴과 유사하다.
도 3c는 다층 회로 기판의 층 상에 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 도체(340), 도체(342), 및 도체(344)에 의해 생성되는 루프는 자성 시트의 자석의 한쪽 극성으로부터 전류를 발생시킨다. 도체(346), 도체(348), 및 도체(350)에 의해 생성되는 루프는 자성 시트의 자석의 다른 쪽 극성으로부터 전류를 발생시킨다. 루프는 비어(예를 들어, 비어(352))를 통해 직렬로 접속된다. 도체(354)는 도체(340), 도체(342), 도체(344), 도체(346), 도체(348), 및 도체(350)와는 다른 층 상에 있다. 도시된 예에서, 도체 단부(340)는 직렬의 비어(예를 들어, 비어(348))를 통해 도체 단부(344)에 접속된다. 도시된 예에서, 모든 도체는 점선(예를 들어 354)으로 도시된 것을 제외하고 동일 층 상에 있다. 도체(344)의 단부는 하부(340)에 되돌아갈 수 있도록 다른 층에 드롭되는 비어에 부착되지만, 도체(340 및 344)는 동일 층 상에 있다. 루프(390)는 자성 시트의 자석의 한쪽 극성으로부터 전류를 발생시킨다. 루프(392)는 자성 시트의 자석의 다른 쪽 극성으로부터 전류를 발생시킨다.
도 3d은 다층 회로 기판의 2개의 층 상에 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 도체(360)는 도 3a의 사형과 유사한 사형에 의해 회로 기판의 1층 상의 도체(362)에 접속된다. 1 층 상의 도체(362)는 2개의 층을 서로 접속하는 비어(364)에 의해 제 2 층(파선으로 도시되는) 상의 도체(366)에 접속된다. 이와 같이 도 3d에 도시된 2개의 사형 도체는 직렬로 함께 배선된다. 2개의 층만이 도시될지라도, 이 방법은 임의 수의 층에 적용될 수 있다.
도 3e는 다층 중 각각의 하나에 5개의 사형 도체를 갖는 다층 회로 기판의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 도체(380)는 서로 감싸고 도 3a의 사형과 유사한 사형에 의해 도체(382)에 접속된다. 도시된 바와 같이, 5개의 사형은 직렬로 배선된다. 각 층 내의 사형 도체는 이 때 비어(384)와 같은 비어에 의해 다른 층 상의 동일한 사형에 접속될 수 있다. 임의 수의 층은 이와 같이 서로 접속될 수 있다. 예를 들어, 6개의 층이 사용되고 각 층은 도 3d의 층이 접속된 바와 같이 유사한 후속 층과 직렬로 접속되면, 이 때 직렬로 모두 접속된 30개의 사형 도체가 존재한다.
어떤 실시예에 있어서, 평면 도체는 스탬프되고 라미네이트된(또는 라미네이트된 다음 스탬프된) 금속으로 제조된다. 금속 층은 절연 층에 의해 분리되고 절연 층 내의 금속 비어와 서로 접속된다. 각종 실시예에 있어서, 도체는 형태에 있어서 감긴 와이어 또는 배치 와이어를 포함하고 에폭시 또는 플라스틱으로 만들어진다. 각종 실시예에 있어서, 도체는 사형 형상이거나, 코일 형상이거나, 단일 층 상에 있거나, 복수 층 상에 있거나, 평면 상에 있거나, 형상(예를 들어, 나선형, 사다리형 사형 등)이 3차원이거나, 또는 도체와 다극 자석 사이에서 상대 운동이 존재하는 경우에 전력을 발생시키는 자속에 영역을 제공하는 어떤 다른 적절한 구성이다.
어떤 실시예에 있어서, 사형 도체는 극성 자석이 번갈아 배치되는 2차원 어레이에 적당한 영역을 제공한다.
도 4a는 다극 자석의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 다극 자석 내의 자석 스트라이프(예를 들어, 북극 단부 스트라이프(400), 남극 단부 스트라이프(402))의 단면도(端面圖)는 자계 라인(예를 들어, 필드 라인(404))과 함께 도시되어 있다. 극 중 하나의 중심 바로 위에 자계가 거의 완전히 Y 방향으로 존재한다. 한쪽 극으로부터 다른 쪽 극으로의 트랜지션(transition) 바로 위에, 자계 라인이 거의 완전히 X-방향으로 존재한다.
도 4b는 자성 시트의 형태로 다극 자석의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 자성 시트는 교번 극성이 번갈아 배치되는 스트라이프 또는 라인을 갖도록 극화된다. 자석 스트라이프(420)는 북극 부분이고 자석 스트라이프(422)는 남극 부분이다. 점선(424)은 자성 스트라이프들 사이의 경계를 지시하지만, 자성 시트에서 물리적으로 분리되지 않는다.
어떤 실시예에 있어서, 자성 시트는 극성이 번갈아 배치되는 2차원 자석 어레이를 갖도록 극화된다.
도 4c는 막대 자석 어레이의 형태로 다극 자석의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 막대는 교호 방식으로 배치되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 막대 자석(440)은 그 북극이 위를 향하는 상태로 배치되고, 인접한 막대 자석(442)은 그 남극이 위를 향하는 상태로 배치된다. 어떤 실시예에 있어서, 막대 자석은 접착제로 평면 또는 평탄 기판에 부착된다.
도 5a는 발전기의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 극(예를 들어, 자성 스트라이프(500) 또는 자성 스트라이프(502)의 극) 중 하나의 중심 바로 위에, 자계가 거의 완전히 Y 방향으로 존재한다. 그것은 도체(506)에 의해 둘러싸여지는 Y 방향 자계이다. 검사 질량체(예를 들어, 이 도면에서는 다극 자석 시트)가 X 방향으로 앞뒤로 이동되므로, 도체(506)에 의해 둘러싸여지는 자속은 도체(506)에 걸쳐 전압을 발생시키는 것 및/또는 도체에서 전류를 발생시키는 것을 변경시킨다. 회로 기판(504)(예를 들어, 정지 인쇄 회로 기판(PCB))은 도체(506)(예를 들어, 표준 PCB 제작을 사용하여 적절한 형상으로 에칭된 금속의 라인)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 회로 기판(504)은 1 층을 포함하지만, 각종 실시예에서는 복수 층을 포함한다.
Y 방향 자계의 강도가 또한 감소되기 때문에 도체(506)에 의해 둘러싸여지는 Y 방향 자속은 자석이 Y 방향으로 개별적으로 이동함에 따라 감소된다는 것에 주목해야 한다. 그러나, 이 효과는 X 방향 운동에 의해 발생되는 전압에 비해서 작다.
도 5b는 발전기의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 전력은 y 축에 따른 운동으로부터 발생될 수도 있다. 한쪽 극으로부터 다른 쪽 극(예를 들어, 자성 스트라이프(520) 및 자성 스트라이프(522)의 극)으로의 트랜지션 바로 위에, 자계 라인이 거의 완전히 X-방향으로 존재한다. Y 방향으로의 운동은 코일 도체(526)에 걸쳐 전압을 생성할 것이다. 코일 도체(526)는 단면으로 도시되어 있다. 코일에 의해 연결되는 자속은 자석(또는 어떤 실시예에서는 다층 회로 기판(524))이 Y 방향으로 이동함에 따라 감소될 것이다. 도 5b의 코일 도체(526) 및 도 5a의 코일 도체(506)는 다층 회로 기판(524)(예를 들어, PCB) 상에 공존할 수 있다. 따라서 전력은 X 및 Y 방향 둘 다의 운동에 의해 발생될 수 있다.
또한, 도 5b에 도시된 실시예는 X 방향으로의 운동에 의해 전력을 발생시킬 수 있다는 것에 주목해야 한다. 다극 자석이 X 방향으로 이동하므로, 도체(526)에 의해 둘러싸여지는 X 방향 자속은 이 코일 도체에 걸쳐 전압을 생성하는 것을 변경시킨다. 도 5b의 코일 도체(526) 및 도 5a의 코일 도체(506)는 공존하고 X 또는 Y 방향 중 어느 한 방향으로의 운동으로부터 전력을 둘 다 생성할 수 있다.
도 6은 코일 도체의 실시예를 예시하는 블록도이다. 어떤 실시예에 있어서, 도 6의 코일 도체는 도 5b의 526을 구현하는데 사용된다. 도시된 예에서, 다층 회로 기판(600)의 평면도는 전류가 자속 변화에 응답하여 발생되게 하는 도체(602) 및 도체를 포함한다. 도체(602) 및 도체(622) 및 도체(642)는 자속 변화를 포착하는데 사용되는 코일 구조를 도시한다. 어떤 실시예에 있어서, 도체(602)는 라인(604)을 사용하여 전력 관리 회로에 접속된다. 각종 실시예에 있어서, 도체(602)는 전력 관리 회로와 병렬로, 직렬로, 또는 어떤 다른 적절한 방식으로 접속된다. 평면도는 단면 A 및 단면 B 라인을 도시한다. 단면 A는 다층 회로 기판(620)의 측면도를 도시한다. 단면 B는 다층 회로 기판(640)의 단면 B에 직교하는 측면도를 도시한다.
도 7은 전력 관리 회로의 실시예를 예시하는 블록도이다. 도시된 예에서, 전력 관리 회로(700)는 다이오드 정류기(702), 커패시터(704), DC-DC 변환기(706), 배터리(708), 및 전자 부하(710)를 포함한다. 자속을 변화시키는 것에 노출된 도체는 다이오드 정류기(702)로 공급되는 전압/전류를 생성한다. 다이오드 정류기(702)는 교류 전압/전류를 단일 극성 전압/전류로 정류한다. 단일 극성 전압/전류는 커패시터(704)를 사용하여 평활된다. 평활된 전압/전류는 DC-DC 변환기(706)를 사용하여 소망의 DC 값으로 변환된다. DC-DC 변환기(706)는 입력 전압/전류의 일부가 커패시터를 충전하게 하는 스위치를 포함한다. 그 일부는 스위치가 온되는 양을 변경시킴으로써 변화될 수 있다. 그 일부는 변환된 전압을 제어한다. 변환된 전압은 배터리(708) 및 전자 부하(710)로 공급된다. 어떤 실시예에 있어서, 출력 전력이 전자 부하(710)에 입력되는지를 제어하기 위해 배터리(708) 출력 및 전자 부하(710) 사이에 스위치가 존재한다.
도 8은 전력을 발생시키기 위한 프로세스의 실시예를 예시하는 순서도이다. 도시된 예에서, 800에서 DC 전력은 상대 운동 자석 어레이와 도체 사이의 상대 운동의 결과로서 제공되며, 여기서 어레이는 1차원 또는 2차원 자석 어레이를 포함하고, 도체는 다층 인쇄 회로 기판의 복수 층 상에 있는 사형 도체를 포함한다.
도 9는 전력을 발생시키기 위한 프로세스의 실시예를 예시하는 순서도이다. 도시된 예에서, 900에서 DC 전력은 시트 자석과 도체 사이의 상대 운동의 결과로서 제공되며, 여기서 어레이는 자극이 번갈아 배치되는 1차원 또는 2차원 어레이를 포함하고, 도체는 1개 이상의 평면 상에 존재하는 사형 도체를 포함한다.
이전 실시예가 이해의 명료함을 위해 일부 상세히 기재되었을지라도, 본 발명은 제공된 상세한 설명에 한정되지 않는다. 본 발명을 구현하는 다수의 대체 방법이 존재한다. 개시된 실시예는 예시적이고 제한되지 않는다.

Claims (16)

  1. 평면 상에 위치되며, 1차원 또는 2차원 자석 어레이를 포함하는 제 1 자석 어레이;
    제 1 다층 인쇄 회로 기판의 복수 층 상에 있는 제 1 사형(serpentine) 도체를 포함하는 제 1 도체; 및
    상기 제 1 자석 어레이와 상기 제 1 도체 간의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 제공하는 전력 관리 회로를 포함하는 발전기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자석 어레이는 극이 번갈아 배치되는 1차원 또는 2차원 어레이를 갖는 시트 자석을 포함하는 발전기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 사형 도체는 상기 다층 인쇄 회로 기판의 단일 층 상에 복수의 사형 형상을 포함하는 발전기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기는 제 2 도체를 더 포함하며,
    상기 제 2 도체는 제 2 다층 인쇄 회로 기판의 복수 층 상에 있는 제 2 사형 도체를 포함하고,
    상기 제 1 다층 인쇄 회로 기판 및 상기 제 2 다층 인쇄 회로 기판은 상기 제 1 자석 어레이의 마주보는 측면들 상에 있는 발전기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 발전기는 제 2 자석 어레이를 더 포함하며,
    상기 제 2 자석 어레이는 1차원 또는 2차원 자석 어레이를 포함하고,
    상기 제 1 자석 어레이 및 상기 제 2 자석 어레이는 상기 제 1 도체의 마주보는 측면들 상에 있는 발전기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상대 운동은 상기 평면에 평행한 운동을 포함하는 발전기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상대 운동은 상기 평면에 수직인 운동을 포함하는 발전기.
  8. 발전 방법에 있어서, 상기 발전 방법은:
    제 1 자석 어레이와 제 1 도체 간의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 자석 어레이는 1차원 또는 2차원 자석 어레이를 포함하고,
    상기 제 1 도체는 제 1 다층 인쇄 회로 기판의 복수 층 상에 있는 제 1 사형 도체를 포함하는 발전 방법.
  9. 자극이 번갈아 배치되는 1차원 또는 2차원 어레이를 포함하는 제 1 시트 자석;
    하나 또는 그 이상의 평면 상에 있는 제 1 사형 도체를 포함하는 제 1 도체; 및
    시트 자석과 제 1 도체 간의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 제공하는 전력 관리 회로를 포함하는 발전기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 도체는 감긴 와이어를 포함하는 발전기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 도체는 다층 회로 기판 상의 도체를 포함하는 발전기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 발전기는 제 2 도체를 더 포함하며,
    상기 제 2 도체는 하나 또는 그 이상의 평면 상에 있는 제 2 사형 도체를 포함하고,
    상기 제 1 도체 및 상기 제 2 도체는 상기 제 1 시트 자석의 마주보는 측면들 상에 있는 발전기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 발전기는 제 2 시트 자석을 더 포함하며,
    상기 제 2 시트 자석은 자극이 번갈아 배치되는 1차원 또는 2차원 어레이를 포함하고,
    상기 제 1 자석 어레이 및 상기 제 2 자석 어레이는 상기 제 1 도체의 마주보는 측면들 상에 있는 발전기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 상대 운동은 상기 평면에 평행한 운동을 포함하는 발전기.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 상대 운동은 상기 평면에 수직인 운동을 포함하는 발전기.
  16. 발전 방법에 있어서, 상기 발전 방법은:
    제 1 시트 자석과 제 1 도체 간의 상대 운동의 결과로서 DC 전력을 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 시트 자석은 자극이 번갈아 배치되는 1차원 또는 2차원 어레이를 포함하고,
    상기 제 1 도체는 하나 또는 그 이상의 평면 상에 있는 제 1 사형 도체를 포함하는 발전 방법.
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