帶有鐵磁流體支承的發電裝置的製作方法
2023-05-28 05:06:36
專利名稱：帶有鐵磁流體支承的發電裝置的製作方法
背景技術：
發明領域本發明涉及通過磁體在線圈中的運動的發電，更具體地說涉及磁體的超低摩擦支承。
相關技術的敘述磁體通過一個導電線圈的運動感應出在該線圈中產生電流的電動勢。如果該磁體以往復運動的形式來回運動，則線圈中的電流方向將隨每一次相繼的往復而翻轉從而產生AC電流。
已經開發出幾種利用磁體通過一個或多個線圈的往復運動的發電系統。例如，在4260901號專利中，水體中的波浪運動使一個浮子上下運動，該浮子反過來將往復運動傳給一個磁體，該磁體在一對置於磁體的運動路徑相對的兩端的線圈之間運動。在5347186號專利中，一個稀土磁體和一個線圈被定位成互相相對前後線性運動。可以磁體固定而線圈像波浪動作一樣相對於磁體上下運動，線圈固定而磁體像被空氣壓力推動一樣相對於線圈運動，或線圈的外殼搖動或振動，如由一個慢跑者攜帶一樣，然後使磁體在線圈中運動。在5818132號專利中，運動磁體受到限制，通過至少兩個互相相隔的線圈中的每一個作雙向線性的或接近線性的運動，用於向諸如長命閃光燈，警報系統，位於得不到常規電源的地點的通訊裝置的應用中供電，或者用於諸如行走或跑步中的鞋後跟有相對大的反覆受力的場合。
在上述每種應用中都必須保持磁體或線圈固定並有力地推動另一個元件，或將強烈的搖動或振動施加到裝置的外殼上，使磁體相對於線圈運動。這將使該裝置不適合於這樣的應用，在該應用中，只有平緩的活動力移動外殼，尤其是如果運動在基本上水平的方向上更是這樣。這樣，在帶有磁體和線圈裝置向燈泡供電的手提式閃光燈的實例中，使用者簡單地手持閃光燈行走，使燈在相應於使用者手的運動的基本水平的淺弧形下運動，將不足以使磁體產生相對於外殼的充分的運動。
本發明的概述本發明的目的在於提供一種新穎的發電裝置系統和方法，該系統和方法中，磁體和支撐結構之間的摩擦力足夠低，以使磁體和相鄰的導體線圈之間的相對運動即使在該運動是水平的以及僅有微小的運動被賦予支撐結構的情況下也足以產生有用的電能。
該目的的實現通過應用一種發電裝置，該發電裝置中，磁體被設置成相對於一個支撐結構運動，該裝置有一個小於1度，甚至可小於10分的從水平靜止位置起的位移臨界角。該超低摩擦水平通過磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體支承來實現。相對於磁體設置了導體，最好是線圈，這樣，響應磁體在其支撐結構上的運動在導體中產生電信號並將電信號耦合到系統外。鐵磁流體最好具有小於約5釐泊的粘度並在特定的實施例中包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
在一個實施例中，磁體在一個封裝外殼中運動並產生一個運動磁場，這樣在周圍的導電線圈中產生電信號。在磁體相對的兩側面之間設置一個空氣流動通道，最好空氣通過該佔據小於封裝外殼的全部內部橫截面積的磁體而運動，以防止形成可阻礙磁體運動的壓力。對於一個手提裝置，該封裝外殼能做成彎曲以大致符合手臂擺動的弧線。封裝外殼可被包容在一個浮動的外部封裝內，當該外部封裝浮在水面上並經受波浪作用時該單元能發出電來，或者該單元能被懸掛而響應風的作用而產生電信號。代表性的應用包括電池充電系統、閃光燈、環境傳感器、警急發射器以及蜂窩電話。
通過下文結合附圖的詳盡敘述，本發明的上述的以及其他的特徵和優點對於本技術領域熟練的人員而言將更明顯。
附圖概述
圖1和2是分別說明本發明在環境傳感器和警急發射器中的應用的示意圖；圖3是一個實施例的剖面圖，圖中一個磁體沿形成在封裝外殼中的通道滑動；圖4是本發明的應用到閃光燈中的示意圖；圖5是說明響應行走中的使用者的手的運動工作的彎曲的閃光燈的主視圖6是根據本發明的響應波浪運動而促動的發電裝置的簡化的透視圖；圖7是根據本發明的響應空氣運動而促動的發電裝置的簡化的透視圖；圖8是根據本發明供電的蜂窩電話的簡化平面圖；圖9是作為磁體及其支撐結構之間的靜摩擦係數的函數的由振蕩磁體系統產生的能量的說明性曲線圖；圖10是說明能通過新穎的鐵磁流體潤滑劑獲得的超低摩擦的示意圖；圖11是磁體在外殼外面而拾取線圈在裡面的實施例的剖面示意圖；圖12是用圖11所顯示的裝置產生的輸出電壓的曲線圖。
本發明的詳述本發明提供了磁體及其支撐結構之間的超低程度的摩擦，通過支撐結構非常輕微的偏離水平面的運動和/或在水平面上的運動發出有用的電能。例如，當該支撐結構被握在使用者的手中或放在上衣口袋裡時，行走運動或其他正常的運動，諸如轉彎，彈跳，鞠躬甚至上下車等發生振動的運動都能很容易地發出有用的電量，同時由于波浪或風的作用而輕微地偏離水平的運動也都能被用來發電。
為了使磁體對其支撐結構的運動能有高靈敏的響應，最好將鐵磁流體支承用作磁體和支撐結構之間的界面。鐵磁流體是精細分散的磁性的或可磁化的微粒的分散體系，微粒通常有30到150埃的尺寸範圍並被分散在液體的載體中。磁性微粒通常覆蓋表面活劑或分散劑。表面活劑保證磁性微粒之間的固定不變的距離以克服由範德瓦爾斯力以及磁相互作用引起的吸引力，同時也在被覆蓋微粒的外層提供和液體載體以及周圍環境的化學品相協調的化學組成。被用作磁性微粒的鐵氧體和三價氧化鐵向鐵磁流體提供了若干物理和化學性能，包括飽和磁化強度，粘度，磁穩定性和化學穩定性。Ferrotec(USA)Corporation of Nashua，New Hampshire提供了幾種類型的鐵磁流體。涉及鐵磁流體的製備的專利的概述在美國專利6056889中有介紹。
以前鐵磁流體已經被用在電驅動的系統中。例如，5323076號專利中揭示了一種碟形的心軸電機，該電機中鐵磁流體潤滑劑被用作旋轉的電驅動心軸的滾珠軸承的替代品。在5452520號專利中，鐵磁流體帶提供了在傾斜儀中滑動的磁體的支承，磁體偏離中心位置的運動由霍爾元件或線圈探測，並被用於激勵在裝置的每一端上的線圈，這些線圈又將磁體恢復到其中心位置。
已經做了各種努力將鐵磁流體應用到發電中以向外部系統供電。4064409號專利利用了通過改變溫度使其磁性能發生快速變化的鐵磁流體的特性，通過將磁體置於一個封閉環路鐵磁流體系統的周圍以產生一種鐵磁流體通過一個發出電能的螺線管的自泵浦作用。但是，該種類型的系統需要外部熱源並不能進行遠程的或便攜的操作。
本申請人已經發明了一種在向發電裝置本身之外的系統供電的發電中利用鐵磁流體的新方法。該新方法根據鐵磁流體的低摩擦特性，而不是其磁特性隨溫度的變化。提供了一種往復運動的系統，該系統中磁體相對於導電線圈運動以在線圈中感應出電動勢從而產生電流。通過為磁體使用適當選擇的鐵磁流體潤滑劑提供了一個極低的摩擦係數，使磁體能響應非常輕微的傾斜或者響應其封裝外殼被賦予各種平動而運動和發電。不必如先有的運動磁體發電裝置那樣劇烈地搖晃該裝置或將其保持垂直。
鐵磁流體和磁體的特性是相關的。如果磁體有相對低的磁場，就應使用有相對高磁化強度的鐵磁流體。磁體的磁場通常的範圍為約500-4000高斯，鐵磁流體的磁化強度為50-400高斯。
鐵磁流體的摩擦係數粗略地相關於其粘度(用釐泊測量(cp))，但不是直接相關。例如，粘度為300cp的鐵磁流體已經被發現具有約0.015的靜摩擦係數，來自Ferrotec(USA)Corporation的EFH1鐵磁流體有6cp數量級的粘度和約0.002的靜摩擦係數，但有5cp粘度的水基鐵磁流體已經被發現具有約0.01的靜摩擦係數。對於某些低粘度組成的更高的摩擦係數已經被歸因於和水基溶劑相關的表面張力。
用於本發明的優選鐵磁流體具有基本小於5cp的粘度，實際上小於2cp，並達到0.0008-0.0012範圍的超低靜摩擦係數。當裝置軸線離開水平傾斜僅約0.07度時，這樣的摩擦係數對於裝置中開始滑動的磁體已經足夠靈敏。這種以及其他適當的鐵磁流體組成在題為「Mechanical Translator with Ultra Low FrictionFerrofluid Bearings(具有超低摩擦鐵磁流體支承的機械平移器)」，由申請人Jeffray T.Cheung在和本發明同一天申請的共同待批的專利申請10/078132系列號中討論，該共同待批的專利申請也被轉讓予本發明的受讓人InnovativeTechnology Licensing，LLC，該申請的內容特此通過引用而結合在本文中。該組成包括一份Ferrotec(USA)Corporation的EFH1輕礦物油鐵磁流體混合兩到四份異鏈烷烴酸，攪動24小時的混合物。異鏈烷烴酸的適當的來源為來自Exxon MobilChemical Corp.的Isopar 6和Isopar M。也可以使用未稀釋的EFH1鐵磁流體。未稀釋的EFH1組成有比稀釋的組成更大的重量支承能力，但對於大多數應用而言，稀釋該組成仍保持充分的重量支承能力。也可以使用靜摩擦係數直至約0.02的其他鐵磁流體，諸如Ferrotec(USA)Corporation的EMG805型，一種靜摩擦係數約0.01以及粘度約5cp的水基鐵磁流體，因為用0.01的靜摩擦係數可得到的功率輸出仍能達到零摩擦系統的75％。當前，EMG805組成比EFH1組成貴得多，但負荷支承能力卻稍低。
圖1說明了本發明在環境傳感器中的應用。一個可運動的永久磁體2被包容在一個非磁性的封裝外殼4內，磁體6和8處在封裝外殼的相對的兩端，和中心磁體2成軸向磁極相對。這樣，運動磁體和端磁體互相面對的各端都是相同的磁極，因此當運動磁體接近端磁體時，運動磁體的動能轉化為勢能，當其被排斥從端磁體離開時再轉化回動能。在封裝外殼中的鐵磁流體被自然地吸往磁體2的磁極以形成圍繞磁體的端磁極的珠10，12。這提供了超低摩擦的潤滑，使磁體2在封裝外殼內自由地運動，提供了磁體的支撐結構。磁體將響應封裝外殼離開水平的傾斜或封裝外殼的水平移動相對於封裝外殼運動。
通常為銅的導電線圈14圍繞至少是封裝外殼的磁體2在其端磁體6和8之間的路徑中橫越的那部分卷繞。磁體相對於其封裝外殼的運動因為磁體的運動磁場切割線圈而在線圈14中產生電流。端磁體6和8的排斥效應限制了運動磁體2的運動，但帶有緩衝效應，防止運動磁體撞擊堅硬的端磁體。因為磁排斥力以1/d4變化，此處d是兩個磁體之間的距離，當運動磁體接近一個端磁體時，排斥力增加得非常迅速。
磁體2和封裝外殼4都最好有大致圓形的截面。各元件的尺寸經選擇最好在鐵磁流體珠10和12和封裝外殼的上壁之間留下間隙，從而防止空氣堆積在滑動磁體的一側而在另一側形成部分真空，否則這將促進和阻礙磁體的運動。或者，如果希望磁體(及其鐵磁流體珠)佔據封裝外殼的全部內截面區域，則可以在磁體上穿孔以使空氣在其相對的兩側流動。
給予封裝外殼4的運動使磁體2在端磁體6和8之間來回往復移動。根據特定的應用，封裝外殼的運動可以是單軸向的運動、沿縱軸的往復運動、繞中心軸的樞軸轉動、轉動或其他更複雜的運動形式。當磁體2來回運動時在線圈14中產生AC電流。在圖1顯示的實施例中，該電流由橋路16整流並用於為電池18充電，該電池18為環境傳感器20提供電源，該傳感器能檢測諸如溫度、壓力、氣體、輻射等的一個或多個環境條件。為了在遠程位置上建立傳感器，可設置一個發射器22發射有關被檢測條件的信息，該發射器同樣由電池18供電工作。或者，傳感器20可實時工作，直接從線圈14或橋路16的輸出供電而取消電池18。
圖2說明了本發明對警急發射器的應用。圖中畫出了除了該實施例中端磁體用彈簧24，26替代之外和圖1相同的鐵磁流體潤滑的發電裝置。該種形式為運動磁體提供了平緩的停止動作，因為彈力的增加基本上是線性的而不是如端磁體那樣與1/d4成比例，但也有缺點，往復的磁體在其每次運動的端點都發生實體接觸，因此一段時間以後可能因為重複的接觸而損壞磁體。
線圈的輸出連接到整流橋路28，整流的輸出為向警急發射器32供電的電池充電。該系統的應用包括如圖6和圖7分別說明的用於在海上發射警急信號的波浪供電的發電裝置以及用於陸地傳輸的風力供電的系統。
圖3說明了在其他方式的圓形截面封裝外殼的壁中設置具有一定形狀的通道34的封裝外殼4的一種可能的配置，磁體2的尺寸使其在該通道中滑動但又能避免橫向的運動。這對於封裝外殼要經受橫向的以及在磁體運動的平面中的運動的應用是很有用的，有助於將磁體限制到縱向的運動中。
向磁體提供支撐結構的封裝外殼4最好有光滑的不吸收鐵磁流體的非多孔表面。諸如聚碳酸酯和玻璃的材料都適用，而Teflon因為其往往會吸收鐵磁流體而不適用。
本發明有很多應用，其中幾種在本文中說明。圖4說明了本發明被用於手提閃光燈的實例。如上所述的發電裝置36被設置在閃光燈外殼38中，在一端的照明燈泡40保持在燈泡觸點42上並通過一塊透明板44發光，透明板可以通過卸掉螺栓而移去以便裝拆燈泡。和如上所述的其他實施例相似，發電裝置36提供AC輸出，AC輸出由橋路46整流，整流後的輸出向在線路中和燈泡觸點42連接的電池48充電。還有，如果希望實時閃光操作則可省略電池，在本發明的任何應用中，如果希望直接通過AC信號工作則可省略橋路整流電路。
圖5顯示了一種變型，該變型中閃光燈外殼38』的縱軸沿一條弧線彎曲而不是直線形；還可以設想很多其他的人類工程學的設計。該閃光燈被握在人手46中，其設計的曲率和人行走時手臂的擺動的弧線一致。這樣在正常的行走運動期間在磁體及其封裝外殼之間提供了平穩的運動。
圖6說明了由波浪運動操作的發電裝置。該系統對於向警急發射器供電，水下電纜中繼站以及其他需要用其他方法不可得的電源的海事應用是很有用的。在所說明的實施例中，一對浮動的管狀封裝外殼48、50在其中部互相橫向連接。每個封裝外殼中容納一個如上所述的發電裝置以及任何相關的電子器件。當被浮在水52中時，兩個發電裝置在不同的方向上將比單個發電裝置對波浪作用更穩定和更靈敏。它們的輸出被結合在一起產生比用單個發電裝置更穩定的電源。還可以用多封裝外殼或單封裝外殼的其他配置，諸如線性陣列，三維陣列，三角形和其他幾何形狀。
圖7說明了和圖6的海事發電裝置相似但是被懸掛在空中通過風而運動發電的風力發電裝置。支撐結構54包括將該裝置懸掛在空中使其能被風吹動的懸掛系統。還有，發電裝置被顯示為一對在其中部互相橫向連接的管狀發電裝置58、60，管的兩端附接到支撐結構上。還可以添加風向標或其他修飾物品以增加發電裝置的迎風面使其對風更靈敏。隨著封裝外殼因風力作用而偏離水平的擺動，所容納的磁體沿管運動而產生電能輸出。
圖8顯示了本發明在可置於人們的上衣口袋中或腰帶扣上的蜂窩電話62上的應用；為了簡化的目的，繞在磁體封裝外殼4上的線圈未顯示。如本發明的上述其他應用中的電池及其相關的整流電路將設置在電話的外殼中。
磁體封裝外殼4被支撐在蜂窩電話62中，因此當電話被直立放在使用者的上衣口袋裡或掛在腰帶扣上時具有基本水平的取向。本發明所達到的運動靈敏度能獲得0.4瓦數量級的電源輸出，這對於正常的行走伴隨的運動是很容易達到的，而典型的蜂窩電話目前消耗的平均功率約0.2瓦。這樣，蜂窩電話以及類似裝置成為本發明的重要的應用。
本發明還有許多其他的應用，包括手提的、便攜的或其他易受到運動作用的裝置。例如，一個本文所述的發電機可以安裝在汽車或其他車輛的車軸上以從車輛運動中捕獲震動並用於為埋設在車胎中的空氣壓力傳感器發電。壓力信息可被傳遞到駕駛員顯示器以提供低壓或高壓情況的警報。
運動磁體及其封裝外殼的壁之間的超低摩擦界面的獲得是成功實施本發明的一個重要方面。圖9的曲線顯示了對於通常在行走中攜帶的受到運動作用的水平取向的封裝外殼在標準化的基礎上產生的作為磁體和封裝外殼之間的靜摩擦係數的函數的相對數量的電能。可以看到，在0.1的靜摩擦係數下，電能輸出從無摩擦系統迅速下降到非常低的水平，在這以後，隨著摩擦係數大於約0.2，電能更逐漸地下降直至完全沒有輸出。採用最好提供約0.01或更小的超低靜摩擦係數的鐵磁流體，本發明能達到接近最佳的電能輸出。
圖10說明了用特定的鐵磁流體可達到的超低摩擦。磁體64被顯示支撐在襯底66上，襯底66繼而被支撐在一個水平的支撐表面68上。鐵磁流體支承70在磁體64和襯底66之間提供了一個超低摩擦界面。磁體的取向被顯示為其磁軸72基本和襯底66橫向相交。
採用適當的鐵磁流體16，在磁體和襯底之間可獲得超低程度的摩擦，使磁體對襯底的傾斜或施加到磁體上的平動立產生高度靈敏的響應。靜摩擦係數這樣測量，通過偏離水平表面68提高襯底66的一端直至磁體開始沿襯底滑動，確定襯底位移偏離水平開始滑動的臨界角，將襯底放回水平，抬起其另一端，直至磁體在相反的方向上開始滑動，確定在該方向上襯底位移偏離水平開始滑動的臨界角，然後平均該兩個臨界角。因為混合如上所述的EFH1/異鏈烷烴酸，磁體在大大小於1度、甚至更小於10分的平均臨界角下開始滑動。事實上發現，從水平靜止位置位移的臨界角約為0.07度。
雖然顯示和敘述了本發明的幾個實施例，對於本技術領域熟練的人員還可以做出多中其他的變型和實施方法。例如，不採用如上所述的移動封裝外殼，而是封裝外殼可被保持在適當的位置，磁體像活塞一樣運動。還有，替代磁體置於外殼內線圈繞在外殼外，這些元件可以反過來設置，線圈在內而磁體在外。該種變型在圖11中說明，圖中磁場和其軸線一致的環形磁體74在管76的上面在鐵磁流體支承78上自由滑動。電器線圈80位於管內。當磁體在管上面線圈的附近滑動時，電能輸出由線圈產生並由電壓表82檢測。該變型可以其本身的形式應用，或和圍繞磁體的附加的外線圈相耦合。
用圖11的設計的一個實例產生的信號在圖12中顯示。268圈的線圈被置於1.054cm外徑0.762cm內徑的管內。磁體為陶瓷碟形，1.27cm直徑的開口穿過其中心，從40cm的高度落下。結果的AC電壓輸出有約160mV的峰值。
相應地，將僅根據附後的權利要求限制本發明的範圍。
權利要求
1.一種用於將機運動轉換為電能的能量轉換裝置，該裝置包括一個線圈，和一個磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動以產生相對於所述線圈的運動磁場的磁體，所述線圈被配置成在所述磁體和線圈之間的相對運動時耦合從所述裝置輸出的電能，其中所述裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角。
2.如權利要求1所述的能量轉換裝置，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
3.如權利要求1所述的能量轉換裝置，進一步包括支撐所述磁體的鐵磁流體支承。
4.如權利要求3所述的能量轉換裝置，其特徵在於，其中所述磁性裝置進一步包括包圍所述磁體的聚合物通道。
5.如權利要求1所述的能量轉換裝置，其特徵在於，該能量轉換裝置被懸掛，通過擾動力的應用而運動。
6.如權利要求1所述的能量轉換裝置，其特徵在於，所述裝置包括一個容納所述磁體的密封管。
7.一種發電裝置，包括一個導體，一個支撐結構，一個受到所述支撐結構限制相對於所述導體運動的磁體，和一個設置在所述磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體，所述導體相對於所述磁體設置，使磁體和導體之間的相對運動在所述導體中產生電信號。
8.如權利要求7所述的發電裝置，進一步包括一對在所述磁體的相對兩側並和所述磁體磁極相對的端磁體以限制所述磁體的運動。
9.如權利要求7所述的發電裝置，其特徵在於，所述支撐結構包括用於所述磁體的通道。
10.如權利要求7所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述支撐結構被設置成使所述磁體響應該支撐結構基本水平的運動而運動。
11.如權利要求7所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述支撐結構被設置成由人攜帶，所述磁體響應人的運動而往復運動。
12.如權利要求7所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述鐵磁流體有小於5釐泊的粘度。
13.如權利要求7所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
14.如權利要求1所述的發電裝置，進一步包括耦合從所述發電裝置輸出的來自所述導體的電能的電路。
15.一種發電裝置，包括一個受到限制相對於封裝外殼運動的磁體，一個設置在所述磁體和封裝外殼之間以提供低摩擦界面的鐵磁流體，和一個相對於所述磁體設置的導體線圈，這樣所述磁體相對於線圈的運動在所述線圈中產生電信號。
16.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述線圈沿所述封裝外殼的所述磁體的運動橫越的部分設置。
17.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述磁體相對於所述封裝外殼設置以當磁體運動時在磁體的相對側面之間提供空氣流動通路。
18.如權利要求17所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述磁體在所述封裝外殼內並佔據小於所述封裝外殼的全部內部橫截面面積的面積，提供圍繞所述磁體的外圓周的所述空氣流動通路。
19.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述封裝外殼大致為管形。
20.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，進一步包括一對在所述磁體的相對兩側並和所述磁體磁極相對的端磁體以限制所述磁體的運動。
21.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述支撐結構被設置成使所述磁體響應該支撐結構基本水平的運動而相對於該支撐結構運動。
22.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述支撐結構被設置成由人攜帶，所述磁體響應人的運動而相對於該支撐結構往復運動。
23.如權利要求22所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述封裝外殼為彎曲的。
24.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述封裝外殼被包容在一個浮動的外封裝中，當所述外封裝浮在液體上並遭受波浪作用時實現所述磁體和線圈之間的相對運動，在所述線圈中產生電信號。
25.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，進一步包括一個懸掛所述封裝外殼的懸掛系統，這樣封裝外殼發生運動並使所述磁體響應風對封裝外殼的推動而產生電信號。
26.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述鐵磁流體具有小於5釐泊的粘度。
27.如權利要求15所述的發電裝置，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
28.如權利要求15所述的發電裝置，進一步包括耦合從所述發電裝置輸出的來自所述導體的電能的電路。
29.一種電池充電系統，包括一個導體，一個電池接觸點，一個支撐結構，一個由所述支撐結構限制相對於所述導體運動的磁體，和一個設置在所述磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體，所述導體相對於所述磁體設置，使磁體和導體之間的相對運動在所述導體中產生電池充電信號，所述導體被連接成將所述電池充電信號提供到所述電池接觸點上。
30.如權利要求29所述的電池充電系統，進一步包括一個整流電路，所述導體被連接成將所述電池充電信號通過所述整流電路提供到所述電池接觸點上。
31.如權利要求29所述的電池充電系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體具有小於5釐泊的粘度。
32.如權利要求31所述的電池充電系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
33.一種電池充電系統，包括一個線圈，一個電池接觸點，和一個磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動以產生相對於所述線圈的運動磁場的磁體，所述線圈被配置成根據所述磁體和線圈之間的相對運動將電能耦合到所述電池接觸點，其中所述裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角。
34.如權利要求33所述的電池充電系統，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
35.一種電操作裝置，包括一個設置成被攜帶的外殼，一個在所述外殼中的電接觸點，一個導體，一個在所述外殼中的支撐結構，一個由所述支撐結構限制相對於所述導體運動的磁體，和一個設置在所述磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體，所述導體相對於所述磁體設置，使磁體和導體之間的相對運動在所述導體中產生電信號，所述導體被連接成將所述激勵信號提供到所述接觸點上。
36.如權利要求35所述的裝置，其特徵在於，其中所述鐵磁流體有小於5釐泊的粘度。
37.如權利要求35所述的裝置，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
38.一種電操作裝置，包括一個線圈，一個設置成被攜帶的外殼，一個在所述外殼中的電接觸點，一個在所述外殼中的磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動以產生相對於所述線圈的運動磁場的磁體，所述線圈被配置成根據所述磁體和線圈之間的相對運動將電能耦合到所述接觸點，其中所述裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角。
39.如權利要求38所述的裝置，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
40.一種環境檢測系統，包括一個設置成產生指出環境條件的輸出信號的環境傳感器，一個導體，一個支撐結構，一個由所述支撐結構限制相對於所述導體運動的磁體，和一個設置在所述磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體，所述導體相對於所述磁體設置，使磁體和導體之間的相對運動產生所述傳感器的激勵信號。
41.如權利要求40所述的環境檢測系統，其特徵在於，所述傳感器包括一個由所述激勵信號供電的發射器，用於發射指出所述環境條件的信號。
42.如權利要求40所述的環境檢測系統，其特徵在於，所述傳感器包括一個電池，所述導體連接成將所述激勵信號提供到所述電池作為電池充電信號。
43.如權利要求40所述的環境檢測系統，其特徵在於，所述導體連接成提供所述激勵信號以實時激勵所述傳感器。
44.如權利要求40所述的環境檢測系統，進一步包括一個整流電路，所述導體連接成將所述激勵信號通過所述整流電路提供到所述傳感器。
45.如權利要求40所述的環境檢測系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體有小於5釐泊的粘度。
46.如權利要求40所述的環境檢測系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
47.一種環境檢測系統，包括一個設置成產生指出環境條件的輸出信號的環境傳感器，一個線圈，和一個磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動以產生相對於所述線圈的運動磁場的磁體，所述線圈被配置成根據所述磁體和線圈之間的相對運動將電能耦合到所述傳感器，其中所述裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角。
48.如權利要求47所述的環境檢測系統，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
49.一種警急發射系統，包括一個警急信號發射器，一個導體，一個支撐結構，一個由所述支撐結構限制相對於所述導體運動的磁體，和一個設置在所述磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體，所述導體相對於所述磁體設置，使磁體和導體之間的相對運動產生所述發射器的激勵信號。
50.如權利要求49所述的警急發射系統，其特徵在於，所述發射器包括一個電池，所述導體連接成將所述激勵信號提供到所述電池作為電池充電信號。
51.如權利要求49所述的警急發射系統，其特徵在於，所述導體連接成提供所述激勵信號以實時激勵所述發射器。
52.如權利要求49所述的警急發射系統，進一步包括包括一個整流電路，所述導體連接成將所述激勵信號通過所述整流電路提供到所述發射器。
53.如權利要求49所述的警急發射系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體有小於5釐泊的粘度。
54.如權利要求49所述的警急發射系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
55.一種警急發射系統，包括一個警急信號發射器，一個線圈，和一個磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動以產生相對於所述線圈的運動磁場的磁體，所述線圈被配置成根據所述磁體和線圈之間的相對運動將電能耦合到所述發射器，其中所述裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角。
56.如權利要求55所述的警急發射系統，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
57.一種蜂窩電話系統，包括一個蜂窩電話，一個導體，一個連接到所述蜂窩電話的支撐結構，一個由所述支撐結構限制相對於所述導體運動的磁體，和一個設置在所述磁體和支撐結構之間提供低摩擦界面的鐵磁流體，所述導體相對於所述磁體設置，使磁體和導體之間的相對運動產生所述蜂窩電話的激勵信號。
58.如權利要求57所述的蜂窩電話系統，其特徵在於，所述發射器包括一個電池，所述導體連接成將所述激勵信號提供到所述電池作為電池充電信號。
59.如權利要求57所述的蜂窩電話系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體有小於5釐泊的粘度。
60.如權利要求57所述的蜂窩電話系統，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
61.一種蜂窩電話系統，包括一個蜂窩電話，一個線圈，和一個磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動以產生相對於所述線圈的運動磁場的磁體，所述線圈被配置成根據所述磁體和線圈之間的相對運動將電能耦合到所述蜂窩電話，其中所述裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角。
62.如權利要求61所述的蜂窩電話系統，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
63.一種發電的方法，包括為磁體提供一個低摩擦鐵磁流體支承，使磁體在所述支承上往復運動，和利用磁體的運動發電。
64.如權利要求63的方法，其特徵在於，其中所述鐵磁流體有小於5釐泊的粘度。
65.如權利要求63所述的方法，其特徵在於，其中所述鐵磁流體包括混合異鏈烷烴酸的輕礦物油介質。
66.一種發電的方法，包括提供一個磁性裝置，該磁性裝置包括一個設置成進行往復運動並具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角的磁體，使該磁體相對於一個線圈往復運動以產生一個往復運動的磁場，和在所述線圈上用所述磁場產生電信號。
67.如權利要求66所述的方法，其特徵在於，其中所述臨界角小於10分。
全文摘要
一種發電裝置包括一個受到限制相對於一個導體(14)沿一個支撐結構(4)運動的磁體(2)，一個鐵磁流體支承在磁體(2)和支撐結構(4)之間提供一個超低摩擦界面。該裝置具有小於1度的從水平靜止位置位移的臨界角，最好小於10分。通過運動磁場在導體(14)中產生電信號。
文檔編號H02K35/02GK1647351SQ03808758
公開日2005年7月27日 申請日期2003年2月18日 優先權日2002年2月19日
發明者張大健, 辛皓 申請人:洛克威爾科學許可有限公司