【手続補正書】
【提出日】平成22年12月22日(2010.12.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気機械振動子のアレイであって、各振動子が、磁気対称部と、前記磁気部に取り付けられたサスペンションとを備えているアレイと、
前記アレイの周囲に形成された、また前記振動子に電磁的に結合されて前記振動子との電磁結合によって引き起こされる電流を生成するコイルと、
出力電力の生成するための電流を受信する制御回路とを備えているシステム。
【請求項２】
前記磁気機械振動子のおのおのがＭＥＭＳデバイスである請求項１のシステム。
【請求項３】
前記サスペンションが磁場に応答性がある請求項１のシステム。
【請求項４】
前記サスペンションが磁場のみならずまた機械ばねを有している請求項１のシステム。
【請求項５】
前記磁気対称部が径方向に対称的である請求項１の装置。
【請求項６】
前記磁気対称部は、断面において円形の第一の部分と、前記円形断面エリアよりも薄い第二の範囲とをもつ円板形状をしている請求項５のシステム。
【請求項７】
前記振動子のアレイが円板形状に配置されている請求項１のシステム。
【請求項８】
磁気素子を備え、それは運動可能部を備えており、
静磁場の源を備え、前記静磁場は前記磁気素子を特定の回転位置に強要するエリア内に配置され、前記静磁場は、前記磁気素子が印加磁場の影響下で運動することを可能とする程に十分に弱く、
電気生成部を備え、それは、前記静磁場に対する前記磁気素子の前記運動に基づいて電気出力を生成するシステム。
【請求項９】
前記静磁場は、前記磁気素子の運動に抵抗する単独力である場を備えている請求項８のシステム。
【請求項１０】
前記磁気素子の運動を低減するばねをさらに備えている請求項９のシステム。
【請求項１１】
前記磁気素子は、それが回転可能に搭載されている請求項８のシステム。
【請求項１２】
前記磁気素子が径方向に対称的である請求項８のシステム。
【請求項１３】
前記磁気素子は、断面において円形の第一の部分と、前記円形断面よりも薄い第二の範囲とをもつ円板形状をしている請求項１２のシステム。
【請求項１４】
前記磁気素子は、磁気素子のアレイの一部である請求項１２のシステム。
【請求項１５】
前記電気生成部としてコイルをさらに備えており、
前記コイルは、前記素子のアレイの前記素子のおのおのに共通している請求項１４のシステム。
【請求項１６】
前記素子のアレイが円板形状に配置されている請求項１４のシステム。
【請求項１７】
印加電力に基づいて、磁気機械振動子のアレイの各素子に、サスペンションの力に逆らって磁気素子を運動させることを有し、
前記振動子との電磁結合によって引き起こされる、電流を単一コイル構造に生成することを有し、さらに、
出力電力を生成するための電流を出力することを有している方法。
【請求項１８】
前記磁気機械振動子のおのおのがＭＥＭＳデバイスのアレイを備えている請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記サスペンションとして固定磁場を使用することをさらに有している請求項１７の方法。
【請求項２０】
前記サスペンションとして固定磁場と機械ばねの両方を使用することをさらに有している請求項１７の方法。
【請求項２１】
前記各振動子が１０μｍ未満のサイズを有している請求項１のシステム。
【請求項２２】
前記コイルが誘導コイルである請求項１のシステム。
【請求項２３】
前記コイルが前記振動子からエネルギーを誘導的に受信する請求項１のシステム。
【請求項２４】
前記コイルが前記コイルとの近場共振を有している請求項１のシステム。
【請求項２５】
前記サスペンションが第一の角度位置に標準的にバイアスされたばねを有し、前記磁気結合によって別の角度位置に運動される請求項１のシステム。
【請求項２６】
前記各振動子が１０μｍ未満のサイズを有している請求項１７の方法。
【請求項２７】
前記コイルが誘導コイルである請求項１７の方法。
【請求項２８】
前記コイルが前記振動子からエネルギーを誘導的に受信する請求項１７の方法。
【請求項２９】
前記コイルが前記コイルとの近場共振を有している請求項１７の方法。
【請求項３０】
前記サスペンションが第一の角度位置に標準的にバイアスされたばねを有し、前記磁気結合によって別の角度位置に運動される請求項１７の方法。
【請求項３１】
少なくとも一つの磁気機械振動子であって、各振動子が、磁気部と、前記磁気部に連結されたねじりばねサスペンションとを備えており、前記振動子が前記ねじりばねサスペンション上で運動する磁気機械振動子と、
前記振動子に電磁的に結合されて前記運動振動子との電磁結合によって引き起こされる電流を生成するコイルと、
前記運動振動子がある位置を越えて運動することを防止するストッパとを備えているシステム
【請求項３２】
出力電力の生成するための電流を受信する制御回路をさらに備えている請求項３１のシステム。
【請求項３３】
前記運動振動子が複数あり、アレイを形成している請求項３１のシステム。
【請求項３４】
前記運動振動子がＵ字状溝内の磁気素子を備えている請求項３１のシステム。
【請求項３５】
第一および第二の溝で基板中に形成された磁気素子と、第一および第二の磁気素子とを備えており、前記第一および第二の磁気素子は磁場の影響下で前記溝内で運動することを可能にする方法で前記溝内に運動可能に配置されている磁気共振システム。
【請求項３６】
前記磁気素子と相互作用して前記磁気素子の運動に基づいて電流を作り出すコイルをさらに備えている請求項３５のシステム。
【請求項３７】
前記磁気素子が複数ある請求項３５のシステム。
【請求項３８】
前記基板がシリコンで作られている請求項３５のシステム。
【請求項３９】
前記磁気素子が１０μｍ以下である請求項３５のシステム。
【請求項４０】
前記磁気素子が１テスラよりも高い磁化を有している請求項３５のシステム。
【請求項４１】
前記磁気素子が二つのハーフピースを形成する請求項３５のシステム。
【請求項４２】
前記ハーフピースがその回転軸に一致する重心を有している請求項４１のシステム。
【請求項４３】
前記溝が低摩擦材料で被覆されている請求項３５のシステム。
【請求項４４】
前記溝がその中に真空室を有している請求項３５のシステム。
【請求項４５】
前記溝がＵ字状溝である請求項３５のシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
磁気トルクは、磁石２００をばねの力に逆らって、位置２０２へ、ばね定数ＫＲをもつばねの力に逆らって運動させる。運動は、ＫＲ割るＩの平方根に比例する周波数で共振を示すねじり振り子を作り出す慣性モーメントＩを形成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
機械エネルギーは、通常のファラデーの誘導たとえばダイナモ原理を使用して、電気エネルギーに再変換される。これは、たとえば、図３に示されるような磁気電気システム２００の周囲に巻かれた誘導コイル３０５に使用することができる。３１０などの負荷は、コイル３０５の両端に接続することができる。この負荷が機械的抵抗として現われる。負荷はシステムを減衰させ、機械振動子のＱ値を低下させる。さらに、コイルがその両端に負荷を持っているとき、磁石中の渦電流は増大してもよい。これらの渦電流はさらに総合損失に寄与する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
そのような可動磁石のアレイを使用するとき、アレイを形成する磁石間に相互結合があってよい。この相互結合は内力と減磁を引き起こすことができる。実施形態によれば、アレイは、径方向に対称的、たとえば、図４Ａおよび４Ｂに示されるように、正規または偏長のいずれかの回転楕円体であり得る。図４Ａは、磁化球の平行磁束線を示す。これは、磁束密度Ｂを示す。図４Ｂは、磁化球中の磁場強度を示す。これらの図から回転楕円体形状三次元アレイの磁石間にゼロ変位が有効にあることが理解できる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
磁気機械システムのねじりばね（機械的または磁気的）は、最小エネルギーの状態に戻すように磁区の磁気配向を設定する。外部場が除去されると、磁気機械システムのねじりばねと見なされ得る。フェライト中の結晶磁区に異なる形状とサイズを有するので、それらは異なるばね係数として現われる。別の実施形態は、すべて等しいばね定数を有する基本振動子を使用する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
カットオフの直前に生じるμ’の最大がフェリ磁性共振である。フェリ磁性共振は、フェライト材料の本質的性質で、材料を使用することができるより高い周波数と見なされてよい。材料の透磁率μ’が高いほど、フェリ磁性共振の周波数は低いことも観察される。共振のこの現象は、磁区回転と逆トルク（ばね）とある慣性モーメントを示す。共振周波数がいわゆる磁気回転比に依存することを示すことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
フェライトは、機械システムと同様な共振を示すが、この影響が、特定周波数において高透磁率μ’をもつ材料を得るために技術的に利用することができないような低過ぎるＱ値をもつ。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
したがって、磁気機械システムは、それらのエネルギー転送の一部としてフェリ磁性と磁気回転を使用することができると理解することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
・磁気機械システムのパフォーマンスは、磁気機械システムのパフォーマンスに対するモーメントＡ最小感度のこの比につれて増大する。
【数７】
2011501636.tif 000001
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
長さｌｅｍの棒磁石の想定を使用しての理論的解析は、与えられたシステムＱ値と動作周波数に対して、比出力換算係数が、ｌｅｍ２に、したがってＮｅ２／３に反比例して増大することを示す。ここで、Ｎｅは、単位システム体積に合う基本振動子の数である。この方程式は、飽和時に要素を保持せず、これは、ねじり振り子の角度変位がストッパによって制限されないことを意味する。これは、単一振動磁石上の基本磁石のアレイの利点を示す非常に興味深い結果である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
・最高ピーク角度変位θｐｅａｋ
・外部交流磁場ＨＡＣの強さ
理論は、この上限はＨＡＣ’とともに線形に増大することを示す。この上限は磁気機械システムのための重要な設計パラメータである。それはまた、次式の比が一定のままであるかぎり、磁気機械システムを設計するいくらかの自由度が存在することを示す。
【数８】
2011501636.tif 000002
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
Ｖｓ：
磁気機械システムの体積［ｍ３］。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
ｌｅｍ：基本棒磁石の長さ［ｍ］
ρｅｍ：基本磁石の長さ対半径比
νｅｍ：基本磁石の比体積［ｍ３／ｋｇ］
Ｈｅｍ：基本磁石の内部磁場強度［Ａ／ｍ］
α：充てん係数（システム体積に対する総磁気体積の比）
ＱＵＬ：一つまたは複数の機械共振子の無負荷時のＱ値。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
θｐｅａｋ：機械共振子に支持された磁石棒の最大ピーク変位角［ｒａｄ］
ｆ０：共振周波数［Ｈｚ］
ＨＡＣ：外部印加交流磁場［Ａ／ｍ］
Ｐａｖ＿ｍｅｃｈ：有能機械電力。（負荷への最大電力）
二次側システムパラメータと物理量は次のものを含む。
【数１０】
2011501636.tif 000003
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９１】
インダクタンスとキャパシタンスと抵抗とからなる線形電気系統と、ねじりばねと慣性モーメントと動摩擦（トルクに比例する角速度）とから形成された回転機械システムとの間には類似点がある。この類似点は表１に示される。
【表１】
2011501636.tif 000004
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
方程式の導出は以下に示される。共振条件からねじりばね定数を得る。
【数１１】
2011501636.tif 000005
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９４】
は磁気電気変換器（誘導コイル足す負荷）で達成することができると仮定される。Ｑ値方程式（表１を参照）から、動摩擦は次のようになる。
【数１３】
2011501636.tif 000006
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
よく知られた上記トルク方程式に基づいて、駆動トルクのＲＭＳ値は次のようになる。
【数１６】
2011501636.tif 000007
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０４】
上記方程式を使用すると、磁気機械システム全体から入手可能総電力について次の関係を得ることができる。
【数２２】
2011501636.tif 000008
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０６】
与えられたＱ値および周波数におけるピーク角度変位が基本棒磁石の長さに逆に比例して増大することを示し、したがって外部磁場強度ＨＡＣに、したがって外部磁場から抽出することができる電力にもいくつかの制約を設定する。最大角度変位制約の導入は、周波数・磁石長積の関係をもたらす。
【数２４】
2011501636.tif 000009
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
この方程式はまた、磁気機械システムの総磁気モーメントｍｔｏｔと外部磁気誘導ＢＡＣとで次のように表現され得る。
【数２６】
2011501636.tif 000010
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０９】
この方程式は、もはやＱ値と、棒磁石の長さに依存せず、それは、磁気機械システムの設計のある自由度を示す。しかしながら、これらのパラメータは、見えなくされるか、ピーク角度変位θｐｅａｋに内在する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
反対に、システムは、低いｋｃには妥協して、より高い飽和レベルのために設計されてよい。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
異なる長さの基本磁石について外部交流磁場強度の関数としての有能電力を計算することができる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１９】
２０μｍ長の棒磁石を使用するシステムはほぼ２．５Ｗで飽和するが、１０μｍ棒長を使用するシステムは約６００ｍＷのより低い値で飽和する。しかしながら、１０μｍのシステムは、２０μｍ棒を使用するものより敏感である（より高い比出力換算係数）。これは、５Ａ／ｍの磁場強度において確認することができる。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
この例に基づいて、直径４ｃｍ厚さ３ｍｍの円板形状システムは、１３５ｋＨｚにおいてメータルあたり５アンプ（ａｍｐｓ）の磁場から２６０ｍＷまでを抽出することができることが分かる。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２３】
特定の数値がここに言及される場合、値は、２０％までは増大または減少されてよく、ある異なる範囲が特に言及されないかぎり、本出願の教示内にまだとどまっていると見なすべきである。特定の論理感覚が使用される場合、反対の論理感覚も包含されるように意図されている。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］磁気機械振動子のアレイであって、各振動子が、磁気対称部と、前記磁気部に取り付けられたねじりサスペンションとを備えているアレイと、
前記アレイの周囲に形成された、また前記振動子に電磁的に連結されて前記振動子との電磁結合によって引き起こされる電流を生成する誘導コイルと、
出力電力の生成するための電流を受信する制御回路とを備えており、
各前記振動子が１０ｍ未満のサイズを有しているシステム。
［２］前記磁気機械振動子のおのおのがＭＥＭＳデバイスである［１］のシステム。
［３］前記ねじりサスペンションが磁場を有している［１］のシステム。
［４］前記ねじりサスペンションが磁場のみならずまた機械ばねを有している［１］のシステム。
［５］前記磁気対称部が径方向に対称的である［１］の装置。
［６］前記磁気対称部は、断面において円形の第一の部分と、前記円形断面エリアよりも薄い第二の範囲とをもつ円板形状をしている［５］のシステム。
［７］前記素子のアレイが円板形状に配置されている［１］のシステム。
［８］磁気素子を備え、それは運動可能に搭載されており、
静磁場の源を備え、前記静磁場は前記磁気素子を特定の回転位置に強要するエリア内に配置され、前記静磁場は、前記磁気素子が印加磁場の影響下で運動することを可能とする程に十分に弱く、
電気生成部を備え、それは、前記静磁場に対する前記磁気素子の前記運動に基づいて電気出力を生成するシステム。
［９］前記静磁場は、前記磁気素子の運動に抵抗する単独力である場を備えている［８］のシステム。
［１０］前記磁気素子の運動を低減もし抵抗もするばねをさらに備えている［９］のシステム。
［１１］前記磁気素子は、それが回転することを可能とする方法で搭載されている［８］のシステム。
［１２］前記磁気素子が径方向に対称的である［８］のシステム。
［１３］前記磁気素子は、断面において円形の第一の部分と、前記円形断面よりも薄い第二の範囲とをもつ円板形状をしている［１２］のシステム。
［１４］前記磁気素子は、磁気素子のアレイの一部である［１２］のシステム。
［１５］前記電気生成部としてコイルをさらに備えており、前記コイルは、前記素子のアレイの前記素子のおのおのに共通している［１４］のシステム。
［１６］前記素子のアレイが円板形状に配置されている［１４］のシステム。
［１７］印加電力に基づいて、磁気機械振動子のアレイの各素子に、ねじりサスペンションの力に逆らって磁気素子を運動させることを有し、ここで各前記振動子は１０未満のサイズを有しており、
前記振動子との電磁結合によって引き起こされる、電流を単一コイル構造に生成することを有し、さらに、
出力電力を生成するための電流を出力することを有している方法。
［１８］前記磁気機械振動子のおのおのがＭＥＭＳデバイスのアレイである［１７］の方法。
［１９］前記ねじりサスペンションとして固定磁場を使用することをさらに有している［１７］の方法。
［２０］前記ねじりサスペンションとして固定磁場と機械ばねの両方を使用することをさらに有している［１７］の方法。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2011501636.tif 000011
【図２】
2011501636.tif 000012
【図３】
2011501636.tif 000013
【図４Ａ】
2011501636.tif 000014
【図４Ｂ】
2011501636.tif 000015
【図５】
2011501636.tif 000016
【図６】
2011501636.tif 000017
【図７】
2011501636.tif 000018