[发明专利]多极电磁发电机

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年9月16日递交的标题为“MULTIPOLAR ELECTROMAGNETIC GENERATOR”的第61/242,805号美国临时专利申请(代理人文案号ECOHP001+)的优先权，在此处通过引用并入该申请以用于所有目的。

发明背景

存在着许多传感器应用领域，其中明确地需要创新的电力解决方案。到2012年，预计在工业自动化、供应链管理、建筑、家庭自动化、资产跟踪和环境监控领域中的无线传感器网络的市场会增长至远远超过4亿件设备。这样的系统的平均使用寿命的目标为超过10年，这就意味着常规电池的独立使用成为了建立鲁棒的能源解决方案的较大障碍。

从运动中获取能量一直是热门的研究重点。现在有三种常用的技术手段：压电、静电和电磁。在过去的20年中，大量的研究团队和公司尝试开发小规模的薄膜压电设备来利用振动。然而，一个问题是由于其高电压低电流(一般为几十伏特和小于几毫微安培)的输出，薄膜压电能量仅有有限的功率输出，这使得其难以被无严重损耗地进行转化。另一个问题是压电(PZT)材料的高固有频率，一般大约在MHz级别，这不能够耦合到可用于实际应用的任何振动或周期性运动。

其他的团队致力于开发静电发电机。还是由于静电发电机仅能产生高电压和低电流这一现实情况，静电发电机与压电发电机类似地具有有限的功率输出。此外，能够证明的是，在大多数情况下，静电发电机具有比压电发电机或电磁发电机低的功率密度，这是由于静电发电机所依赖的静电气隙具有相对低的能量密度。

在另一方面，电磁发电机有可能提供相对大量的电力而不受压电材料的固有频率的限制。然而，仍未能实现以所需的小型规模生成足够的电力。此外，小规模设备的不相配的固有频率(一般为kHz级别)，不能耦合到通常可用于大多数应用的振动。最后，当前设计需要最先进的精密加工和装配(例如，激光切割、放电加工(EDM)、以及CNC加工)或者微加工和薄膜技术(例如，磁性材料，如永磁体和磁合金，被制作为薄膜是困难且昂贵的。微加工一般随着设备的尺寸变大而变得昂贵，并且在这种情况下，设备需要相对较大(～1cm^2)以便提供任何适合数量的电力。在这种尺寸下，微加工变得相当昂贵。)，其将制造成本大幅度提高到超过电池的制造成本。

附图简述

在后面的详细描述和附图中公开了本发明的各种实施方式。

图1A是示出了发电机的一部分的实施方式的框图。

图1B是示出了发电机的一部分的实施方式的框图。

图1C是示出了发电机的一部分的实施方式的框图。

图1D是示出了发电机的一部分的实施方式的框图。

图1E是示出了发电机的一部分的实施方式的框图。

图1F是示出了发电机的一部分的实施方式的框图。

图2A是示出了发电机的实施方式的框图。

图2B是示出了悬架板的几何形状的实施方式的框图。

图3A是示出了多层电路板的一层上的导体布局的实施方式的框图。

图3B是以横截面视图示出了导体的实施方式的框图。

图3C是示出了多层电路板的一层上的导体的实施方式的框图。

图3D是示出了多层电路板的两个层上的导体的实施方式的框图。

图3E是示出了多层电路板的实施方式的框图，其中多个层的每一个上具有五个蜿蜒的导体。图4B是示出了磁片形式的多极磁体的实施方式的框图。

图4A是示出了多极磁体的实施方式的框图。

图4B是示出了磁片形式的多极磁体的实施方式的框图。

图4C是示出了条形磁体阵列形式的多极磁体的实施方式的框图。

图5A是示出了发电机的实施方式的框图。

图5B是示出了发电机的实施方式的框图。

图6是示出了线圈导体的实施方式的框图。

图7是示出了电力管理电路的实施方式的框图。

图9是示出了电力管理过程的实施方式的流程图。

详细描述