(57)【要約】【課題】自己充電バッテリーを提供する。【解決手段】本バッテリーは、発電機と、バッテリーケース内に収容されたエネルギー蓄積装置とを備える。該発電機は、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体と、コイルとを備え、該コイルはその電気伝導性要素内に該圧縮された磁界を集中させるよう構成されている。【選択図】図３３
2010514387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリーであって、
ケースと、
該ケース内に収容され、該バッテリーが受け取ったエネルギーを電気エネルギーに変換するよう構成された第１発電機と、
該ケース内に収容された第１エネルギー蓄積装置と、
該ケース内に収容された第２エネルギー蓄積装置と、
該ケース内に収容され、該第１と第２エネルギー蓄積装置に結合され、該第１エネルギー蓄積装置から該第２エネルギー蓄積装置への電気エネルギーの移送を制御するよう構成された制御モジュールと、
複数の接触端子と
を備えるバッテリー。
【請求項２】
前記第１エネルギー蓄積装置はウルトラコンデンサーを備え、前記第２エネルギー蓄積装置はリチウム電池を備える請求項１に記載のバッテリー。
【請求項３】
第３エネルギー蓄積装置を更に備える請求項１に記載のバッテリー。
【請求項４】
前記第３エネルギー蓄積装置は前記第２エネルギー蓄積装置と直列に結合されている請求項３に記載のバッテリー。
【請求項５】
前記第３エネルギー蓄積装置は前記第１エネルギー蓄積装置と並列に結合されている請求項３に記載のバッテリー。
【請求項６】
前記複数の接触端子を収容するコネクターを更に備える請求項１に記載のバッテリー。
【請求項７】
前記ケース及び前記接触端子は単２電池の構成を有する請求項１に記載のバッテリー。
【請求項８】
前記第１発電機は、
コイルと、
磁性構造体と
を備える請求項１に記載のバッテリー。
【請求項９】
前記磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されている請求項８に記載のバッテリー。
【請求項１０】
前記コイルは、
電気伝導性要素と、
磁気伝導性要素と
を備える請求項８に記載のバッテリー。
【請求項１１】
前記磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されている請求項１０に記載のバッテリー。
【請求項１２】
前記複数の接触端子は前記制御モジュールに電気的に結合されている請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１３】
前記制御モジュールは前記第２エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送を制御するよう更に構成されている請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１４】
前記第１エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送は、前記接触端子から前記第２エネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を含む請求項１３に記載のバッテリー。
【請求項１５】
前記第１エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送は、前記接触端子から前記第１エネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を含む請求項１３に記載のバッテリー。
【請求項１６】
前記制御モジュールは前記第１エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送を制御するよう更に構成されている請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１７】
前記発電機に結合された吊り下げシステムを更に備える請求項１に記載のバッテリー。
【請求項１８】
前記吊り下げシステムは、予期されるパターンの運動の電気エネルギーへの変換を最適化するよう調整される請求項１７に記載のバッテリー。
【請求項１９】
前記発電機は該バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを変換するよう構成されている請求項１に記載のバッテリー。
【請求項２０】
前記発電機は寄生的に受け取ったエネルギーを変換するよう構成されている請求項１に記載のバッテリー。
【請求項２１】
前記ケースは磁気シールドを備える請求項１に記載のバッテリー。
【請求項２２】
ケースと、
該ケース内に収容されたコイルと、
該ケース内に収容され、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体と、
該ケース内に収容された第１エネルギー蓄積装置と、
該ケースに結合された複数の接触端子と、
該ケース内に収容され、該コイルと該第１エネルギー蓄積装置に結合された制御モジュールと
を備えるバッテリー。
【請求項２３】
前記磁性構造体は複数の互いに隔てられた希土磁石を備え、該複数の希土磁石のうち隣り合う磁石の同じ極が互いに対向するよう配列されている請求項２２に記載のバッテリー。
【請求項２４】
前記複数の磁石は互いに対して適正な位置に保持されている請求項２３に記載のバッテリー。
【請求項２５】
前記複数の磁石のうち２つの磁石の間の空間は、非磁性物質でほぼ満たされている請求項２３に記載のバッテリー。
【請求項２６】
前記非磁性物質は空気である請求項２５に記載のバッテリー。
【請求項２７】
前記非磁性物質はフッ素重合体樹脂である請求項２５に記載のバッテリー。
【請求項２８】
前記ケースは真空に引かれ密封されている請求項２２に記載のバッテリー。
【請求項２９】
前記磁性構造体に結合された吊り下げシステムを更に備える請求項２２に記載のバッテリー。
【請求項３０】
前記吊り下げシステムは、予期されるパターンの運動の電気エネルギーへの変換を最適化するよう調整される請求項２９に記載のバッテリー。
【請求項３１】
前記コイルは、
電気伝導性要素と、
磁気伝導性要素と
を備える請求項２９に記載のバッテリー。
【請求項３２】
前記磁気伝導性要素は前記電気伝導性要素内に磁束を集中させるよう構成されている請求項３１に記載のバッテリー。
【請求項３３】
ケースと、
該ケース内に収容され、電気伝導性要素と磁気伝導性要素とを有するコイルと、
磁性構造体と、
該ケース内に収容された第１エネルギー蓄積装置と、
該ケースに結合された複数の接触端子と、
該ケース内に収容され、該コイルと該第１エネルギー蓄積装置に結合された制御モジュールと
を備えるバッテリー。
【請求項３４】
前記磁気伝導性要素は前記電気伝導性要素内に磁束を集中させるよう構成されている請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項３５】
前記電気伝導性要素は多線巻線の中の電気伝導性線であり、前記磁気伝導性要素は該多線巻線の中の磁気伝導性線である請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項３６】
前記電気伝導性要素は電気伝導性巻線であり、前記磁気伝導性要素は磁気伝導性巻線である請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項３７】
前記電気伝導性要素は第１絶縁基板上に形成された電気伝導性配線である請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項３８】
前記磁気伝導性要素は前記第１絶縁基板上に形成された磁気伝導性配線である請求項３７に記載のバッテリー。
【請求項３９】
前記電気伝導性配線は前記第１絶縁基板の第１面上に形成され、前記磁気伝導性配線は該第１絶縁基板の該第１面上に形成されている請求項３８に記載のバッテリー。
【請求項４０】
複数の絶縁基板を更に備え、
前記電気伝導性要素は該複数の絶縁基板のうち選択された複数の基板上に形成された複数の電気伝導性配線からなり、
前記磁気伝導性要素は該複数の絶縁基板のうち選択された複数の基板上に形成された複数の磁気伝導性配線からなる請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項４１】
前記磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されている請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項４２】
前記複数の接触端子の１つは、外部バッテリーの接触端子に電気的に結合されている請求項３３に記載のバッテリー。
【請求項４３】
バッテリーであって、
ケースと、
該バッテリーの運動を電流に変換する手段と、
該ケース内に収容され、エネルギーを蓄える第１手段と、
該ケース内に収容され、エネルギーを蓄える第２手段と、
運動を変換する該手段から該ケース内に収容されエネルギーを蓄える該第１手段へのエネルギーの移送を制御する手段と、
エネルギーを蓄える該第１手段に蓄えられたエネルギーにアクセスする手段と
を備えるバッテリー。
【請求項４４】
前記ケース内に収容され、エネルギーを蓄える第３手段を更に備える請求項４３に記載のバッテリー。
【請求項４５】
運動を変換する前記手段は、
電流を伝導する手段と、
磁界を生成する手段と
を備える請求項４３に記載のバッテリー。
【請求項４６】
磁界を生成する前記手段は、圧縮された磁界を生成するよう構成されている請求項４５に記載のバッテリー。
【請求項４７】
磁束を伝導する手段を更に備える請求項４６に記載のバッテリー。
【請求項４８】
磁束を伝導する手段を更に備える請求項４５に記載のバッテリー。
【請求項４９】
磁界を生成する前記手段に対する、電流を伝導する前記手段の相対的運動を容易にする手段を更に備える請求項４５に記載のバッテリー。
【請求項５０】
バッテリーを動作させる方法であって、
該バッテリーを動かすことと、
該バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することと、
該バッテリー内に収容された複数のエネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を制御することと
を備える方法。
【請求項５１】
前記エネルギーの移送を制御することは、
前記電流のエネルギーを前記複数のエネルギー蓄積装置のうち第１エネルギー蓄積装置に蓄えることと、
該第１エネルギー蓄積装置から該複数のエネルギー蓄積装置のうち第２エネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を制御することとを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記エネルギーの移送を制御することは、前記電流を整流することを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記バッテリーから負荷へのエネルギーの移送を制御することを更に含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５４】
前記バッテリーに電流を提供することと、
前記提供された電流のエネルギーを該バッテリーに蓄えるのを制御することとを更に含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５５】
前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、圧縮された磁界を生成することを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５６】
前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、電気伝導性巻線内に前記圧縮された磁界を集中させることを更に含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記圧縮された磁界を生成することは、同じ極同士が対向する互いに隔てられた２つの磁石を周囲距離より近い間隔に保持することを含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５８】
前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、電気伝導性要素内に磁界を集中させることを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５９】
前記電気伝導性要素内に磁界を集中させることは、磁気伝導性要素を該電気伝導性要素に対して、前記磁界を集中させるように配置することを含む請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、該エネルギーを電気伝導性巻線と磁界との相対的運動に変換することを含む請求項５０に記載の方法。
【請求項６１】
前記相対的運動は概ね直線的である請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記相対的運動は概ね回転である請求項６０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概ねエネルギーを蓄えるためのシステム及び方法に関し、特に、携帯してエネルギーを電流に変換し、そのエネルギーを蓄えるためのシステム及び方法に関する。
［政府権益に関する記述］
本発明は米国エネルギー省との契約第DE-AC07-05-ID14517の下に米国政府支援を受けてなされた。米国政府は本発明に権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
従来の携帯可能なエネルギー蓄積装置、例えばバッテリー、蓄電コンデンサーは使い捨てか、又はその装置を遠隔の電気エネルギー源に結合することで充電可能かである。使い捨て装置は、携帯可能で蓄積されユーザに提供可能なエネルギーの量が本質的に限られている。追加の使い捨て装置を持ち運ぶことはコストが高く、ユーザは関連する重量、収容スペース、処分要求条件を受け入れなければならない。また、使い捨て装置は環境に悪い。従来の充電可能な装置は充電可能でない装置より環境に優しいが、充電するために遠隔の電気エネルギー源が必要であり、遠隔の電気エネルギー源へのアクセスと次のアクセスの間に使用可能なエネルギーは限られている。また、充電はユーザの介入を必要とする。
【０００３】
従来の振る懐中電灯及び振って作動する装置は、短い時間、例えばＬＥＤに電力を供給するのに十分な限定された量のエネルギーを蓄えることが可能であるが、通常、従来の懐中電灯電球、及び他の大電流を引き込む装置、例えば携帯電話、カメラ、ＧＰＳシステム、又は従来の懐中電灯に電力を供給するのに十分なエネルギーを生成しない。また、これらはかさ張り、明らかに装置を充電するための体の活動を必要とする。また、従来の振って作動する装置は別の携帯装置に電力を供給するのに容易には使用できない。また、これらの装置は、電子装置、例えば携帯電話、ペースメーカー等の医療機器の動作を妨げる可能性のある許容できないレベルの磁界を発生する。
【０００４】
従来のクランク動力の装置は、従来の振って作動する装置よりかなり高い蓄積能力を有しているが、同様にかさ張り、明らかに装置を充電するための体の活動を必要とし、別の携帯装置に電力を供給するのに容易には使用できず、許容できないレベルの磁界を発生する場合がある。
【０００５】
モーター、発電機、交流発電機等の電磁装置と用途及び電気機械装置と用途は、通常、コイル及び／又は磁石を使用する。従来の磁性構造体は、１つの磁界を生成するために単一の磁石又は配列された複数の磁石を使用する。これらの磁石は通常、永久磁石又は電磁石である。多くの用途の効率は該磁性構造体が生成する磁界の勾配に依存する。
【０００６】
出力又は性能を増加させたい場合は、従来は、コイルのサイズ又は数を増加させるか、又は磁石のサイズ又は強さを増加させていた。これらの手法は重量、コスト、サイズ、及び耐久性の問題を引き起こし、多くの用途にとって実用的でない。従って、電磁装置と用途及び電気機械装置と用途において使用するための改善されたコイル及び磁石が必要であることが理解できる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施形態では、コイルは電気伝導性巻線と、該電気伝導性巻線内に磁束を集中させるよう構成された磁気伝導性巻線とを備える。１つの実施形態では、該コイルは巻付枠を備える。１つの実施形態では、該巻付枠上の第１層は電気伝導性巻線の層である。１つの実施形態では、電気伝導性巻線の第２層は巻付枠上の該第１層に隣接する。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線の層は電気伝導性巻線の該第２層に隣接する。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線の層は巻付枠上の該第１層に隣接する。１つの実施形態では、巻付枠上の最後の層は電気伝導性巻線の層である。１つの実施形態では、巻付枠上の最後の層は電気伝導性巻線の層である。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線の層は電気伝導性巻線の２つの層の間にある。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線の複数の層が電気伝導性巻線の２つの層の間にある。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループを形成する。１つの実施形態では、該コイルは台形部を有する。１つの実施形態では、該コイルはコアに巻かれている。１つの実施形態では、電気伝導性巻線と磁気伝導性巻線とで双導体巻線を構成する。１つの実施形態では、磁気伝導性巻線は銀／ニッケル合金でできている。１つの実施形態では、該コイルは絶縁体層を更に備え、該電気伝導性巻線は絶縁体層上に形成された配線である。
【０００８】
１つの実施形態では、巻線は電気伝導性線と、該電気伝導性線と絶縁されこれに固定され、該電気伝導性線内に磁束を集中させるよう構成された磁気伝導性線とを備える。１つの実施形態では、該磁気伝導性線は閉ループを形成する。１つの実施形態では、該磁気伝導性線は磁気伝導性線に絶縁体によって固定されている。１つの実施形態では、該磁気伝導性線は該巻線のコアを形成し、絶縁層によって囲われ、該電気伝導性線が該絶縁層を囲う。１つの実施形態では、該電気伝導性線は撚線である。
【０００９】
１つの実施形態では、システムは磁性構造体とコイルとを備え、該コイルは電気伝導性巻線と、該電気伝導性巻線内に磁束を集中させるよう構成された磁気伝導性巻線とを備える。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取り、エネルギーの受け取りに応答して電気信号を生成するよう構成される。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取るよう構成された機械動力伝達システムを更に備える。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体に結合され、エネルギーの受け取りに応答して該磁性構造体をコイルに対して動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体を直線的に動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体を回転させるよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体を半径方向に動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該コイルに結合され、エネルギーの受け取りに応答して該コイルを磁性構造体に対して動かすよう構成される。１つの実施形態では、該コイルは電気信号を受け取るよう構成され、該システムは電気信号の受け取りに応答して機械力を生成するよう構成される。１つの実施形態では、該システムは機械動力伝達システムを更に備える。
【００１０】
１つの実施形態では、システムは、電気信号を伝導する手段と電気信号を伝導する該手段内に磁束を集中させる手段とを備えるコイルと、磁性構造体とを備える。１つの実施形態では、磁束を集中させる該手段は、銀／ニッケル合金でできた巻線である。１つの実施形態では、電気信号を伝導する該手段は撚銅線である。１つの実施形態では、該コイルは第１絶縁基板を更に備え、電気信号を伝導する該手段は、該第１絶縁基板上に形成された電気伝導性配線である。１つの実施形態では、磁束を集中させる該手段は、該第１絶縁基板上に形成された磁気伝導性配線である。１つの実施形態では、該電気伝導性配線は該第１絶縁基板の第１面上に形成され、前記磁気伝導性配線は該第１絶縁基板の該第１面上に形成されている。１つの実施形態では、該コイルは複数の絶縁基板を更に備え、電気信号を伝導する該手段は、該複数の絶縁基板のうち選択された複数の基板上に形成された複数の電気伝導性配線からなり、磁束を集中させる該手段は、該複数の絶縁基板のうち選択された複数の基板上に形成された複数の磁気伝導性配線からなる。
【００１１】
１つの実施形態では、電気信号を生成する方法は、磁性構造体と電気伝導性巻線との相対的運動を引き起こすことと、磁性構造体によって生成された磁束を電気伝導性巻線内に、磁気伝導性巻線を使用して集中させることとを含む。１つの実施形態では、本方法は該磁気伝導性巻線で閉ループを形成することを更に含む。
【００１２】
１つの実施形態では、コイルは、複数の絶縁基板と、該複数の絶縁基板のうち選択された第１セットの基板上に形成された複数の電気伝導性配線と、該複数の絶縁基板のうち選択された第２セットの基板上に形成された複数の磁気伝導性配線とを備える。１つの実施形態では、該選択された第１セットの基板は、該複数の絶縁基板のうち１つおきの基板であり、該複数の電気伝導性配線は、該選択された第１セットの基板のそれぞれの上に形成された電気伝導性配線である。１つの実施形態では、該複数の電気伝導性配線は直列に電気的に結合されている。１つの実施形態では、該複数の磁気伝導性配線は電気的に結合され閉ループを形成する。
【００１３】
１つの実施形態では、機械力を生成する方法は、磁界を生成することと、電気伝導性要素内に該磁界を集中させることと、該電気伝導性要素を通して電流を伝導することとを含む。１つの実施形態では、該電流は交流である。１つの実施形態では、この方法は伝達システムの直線運動を生成するよう該機械力を加えることを更に含む。１つの実施形態では、この方法は伝達システムの回転運動を生成するよう該機械力を加えることを更に含む。１つの実施形態では、この方法は伝達システムの半径方向運動を生成するよう該機械力を加えることを更に含む。１つの実施形態では、該電流は直流である。１つの実施形態では、該電気伝導性要素は電気伝導性巻線の層からなり、電気伝導性巻線内に該磁界を集中させることは、電気伝導性巻線の２つの層の間に磁気伝導性巻線を挿入することを含む。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループを形成する。
【００１４】
１つの実施形態では、システムは第１磁石ハウジング、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第１磁石と、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第２磁石とを備え、該第２磁石の第１極が該第１磁石の第１極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該第１磁石は希土磁石である。１つの実施形態では、該システムはコイルを更に備える。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取り、エネルギーの受け取りに応答して電気信号を生成するよう構成される。１つの実施形態では、該システムは電気信号を受け取り、該電気信号に応答して機械力を生成するよう構成される。１つの実施形態では、該システムは機械動力伝達システムを更に備える。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該第１磁石ハウジングに結合され、エネルギーの受け取りに応答して該コイルに対して該第１磁石ハウジングを動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該第１磁石ハウジングを直線的に動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該第１磁石ハウジングを回転するよう構成される。１つの実施形態では、該システムは該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第３磁石を更に備え、該第３磁石の第２極が該第１磁石の第２極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該第１磁石ハウジングを回転する時、該コイルは第１と第２磁石の間を通過するよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該コイルに結合され、エネルギーの受け取りに応答して該第１磁石ハウジングに対して該コイルを動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは反発磁石を備える。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは機械反発システムを備える。１つの実施形態では、該コイルは電気信号を受け取るよう構成され、該システムは該電気信号の受け取りに応答して該コイルに対して該第１磁石ハウジングを動かすよう構成される。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取り、該エネルギーの受け取りに応答して該コイルに対して該第１磁石ハウジングを動かすよう構成される。１つの実施形態では、該システムは第２のコイルを更に備える。１つの実施形態では、該コイルは、該コイルに相対的に該第１磁石ハウジングが沿って動く軸と少なくとも概ね整列した軸を有する。１つの実施形態では、該システムは第２磁石ハウジングと、該第２磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第３磁石と、該第２磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第４磁石とを更に備え、該第３磁石の第１極が該第４磁石の第１極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該第２磁石ハウジングは該第１磁石ハウジングにほぼ垂直である。１つの実施形態では、該システムは第２のコイルを更に備える。１つの実施形態では、該第１磁石ハウジングはジンバルで支えられる。１つの実施形態では、該電気信号はＤＣ電流を含む。１つの実施形態では、該電気信号はＡＣ電流を含み、該システムは該コイルに結合され、ＡＣ電流をＤＣ電流に変換するよう構成された整流回路を更に備える。１つの実施形態では、該システムは、該整流回路に結合され該システムが生成した電力を蓄積するための電力蓄積装置を更に備える。１つの実施形態では、該システムは該電力蓄積装置に結合され、交流を配電システムに供給するよう構成されたインバータを更に備える。１つの実施形態では、該システムは波のエネルギーを電気信号に変換するよう構成される。
【００１５】
１つの実施形態では、磁性構造体は磁石ハウジング、該磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第１磁石と、該磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第２磁石とを備え、該第２磁石の第１極が該第１磁石の第１極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該第１磁石は永久磁石である。１つの実施形態では、該第１磁石は希土磁石である。１つの実施形態では、該第１磁石は電磁石である。１つの実施形態では、該第１と第２磁石の間の空間は、非磁性物質でほぼ満たされている。１つの実施形態では、該非磁性物質は空気である。１つの実施形態では、該非磁性物質はフッ素重合体樹脂である。１つの実施形態では、該磁性構造体は、該磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第３磁石を更に備え、該第３磁石の第２極が該第１磁石の第２極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該第１極はＮ極である。１つの実施形態では、該第１磁石の第１極の面は少なくとも概ね平面である。１つの実施形態では、該第２磁石の第１極の面は少なくとも概ね平面である。１つの実施形態では、該第１磁石の第１極の面は少なくとも概ね凸面である。１つの実施形態では、該第１磁石の第１極の面は少なくとも概ね凹面である。１つの実施形態では、該第１磁石は概ね矩形である。１つの実施形態では、該第１磁石は概ね球形である。１つの実施形態では、該磁性構造体は吊り下げシステムを更に備える。１つの実施形態では、該吊り下げシステムはジンバルで支えられる。１つの実施形態では、重力が該磁性構造体を該吊り下げシステム内で位置決めするのに使用される。１つの実施形態では、該吊り下げシステムは該磁性構造体を位置決めするのにジャイロスコープの原理を使用するよう構成される。１つの実施形態では、該磁石ハウジングは真空に引かれ密封される。
【００１６】
１つの実施形態では、磁性構造体は複数の磁石と、該複数の磁石を互いに隔てて保持し、圧縮された磁界を生成するよう構成された手段とを備える。１つの実施形態では、磁石を保持する該手段は、ねじが切られた内面を有する磁石ハウジングを備える。１つの実施形態では、磁石を保持する該手段は、該複数の磁石を互いに対して固定位置に保持するよう構成されたタブを備える。１つの実施形態では、該磁性構造体は、磁石を保持する該手段に結合され、機械エネルギーを伝達する手段を更に備える。
【００１７】
１つの実施形態では、電力を生成する方法は、互いに隔てられた複数の磁石を使用して圧縮された磁界を生成することと、電気伝導性巻線と該圧縮された磁界との相対的運動を発生させることとを含む。該圧縮された磁界を生成することは、該複数の磁石を互いに対して固定位置に隔てて、該磁石の同じ極が互いに対向するよう保持することで圧縮された磁界を生成することを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石は２つの磁石からなり、該２つの磁石の間隔は周囲距離より小さい。１つの実施形態では、該方法は電気伝導性巻線に発生する電流を整流することを更に含む。１つの実施形態では、該方法は該整流された電流をエネルギー蓄積システムに蓄えることを更に含む。１つの実施形態では、該相対的運動を発生させることは、該電気伝導性巻線を該複数の磁石に対して動かすことを含む。１つの実施形態では、該相対的運動を発生させることは、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことは、該複数の磁石を概ね直線路に沿って動かすことを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことは、該複数の磁石を概ね半径方向路に沿って動かすことを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことは、該複数の磁石を回転させることを含む。１つの実施形態では、該方法は該圧縮された磁界の勾配を最適化することを更に含む。
【００１８】
１つの実施形態では、機械力を生成する方法は、圧縮された磁界を生成することと、該圧縮された磁界内で電気伝導性巻線を通って電流を伝導することとを含む。１つの実施形態では、該圧縮された磁界を生成することは、複数の磁石を互いに対して固定位置に隔てて、該磁石の同じ極が互いに対向するよう保持することで圧縮された磁界を生成することを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石は２つの磁石からなり、該２つの磁石の間隔は周囲距離より小さい。１つの実施形態では、該電流は交流である。１つの実施形態では、該電流は直流である。１つの実施形態では、該方法は機械力を加え、伝達システムに概ね直線運動を生じさせることを更に含む。１つの実施形態では、該方法は機械力を加え、伝達システムに概ね回転運動を生じさせることを更に含む。
【００１９】
１つの実施形態では、システムは電気伝導性巻線と、該電気伝導性巻線内に磁束を集中させるよう構成された磁気伝導性巻線とを備えるコイルと、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体とを備える。１つの実施形態では、該磁性構造体は第１磁石ハウジング、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第１磁石と、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第２磁石とを備え、該第２磁石の第１極が該第１磁石の第１極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取り、該エネルギーの受け取りに応答して電気信号を生成するよう構成される。１つの実施形態では、該電気信号はＡＣ電流を含み、該システムは該コイルに結合され、ＡＣ電流をＤＣ電流に変換するよう構成された整流回路を更に備える。１つの実施形態では、該電気信号はＤＣ電流を含む。１つの実施形態では、該システムは電気信号を受け取り、該電気信号の受け取りに応答して機械力を生成するよう構成される。１つの実施形態では、該システムは機械動力伝達システムを更に備える。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体に結合され、エネルギーの受け取りに応答して該コイルに対して該磁性構造体を動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体を直線的に動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体を回転するよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該磁性構造体を半径方向路に沿って動かすよう構成される。１つの実施形態では、該機械動力伝達システムは該コイルに結合され、エネルギーの受け取りに応答して該磁性構造体に対して該コイルを動かすよう構成される。１つの実施形態では、該コイルは電気信号を受け取るよう構成され、該システムは該電気信号の受け取りに応答して該コイルに対して該磁性構造体を動かすよう構成される。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取り、該エネルギーの受け取りに応答して該コイルに対して該磁性構造体を動かすよう構成される。１つの実施形態では、該システムはエネルギーを受け取り、該エネルギーの受け取りに応答して該磁性構造体に対して該コイルを動かすよう構成される。１つの実施形態では、該コイルは、該コイルに相対的に該磁性構造体が沿って動く軸と少なくとも概ね整列した軸を有する。１つの実施形態では、該システムはジンバルで支えられた吊り下げシステムを更に備える。１つの実施形態では、該システムは波のエネルギーを電気信号に変換するよう構成される。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループとして構成される。１つの実施形態では、該システムは、該システムを人に結合するよう構成された衣服を更に備える。１つの実施形態では、該システムは該コイルを送電線網に結合するよう構成された結合器を更に備える。
【００２０】
１つの実施形態では、電力を生成する方法は、互いに隔てられた複数の磁石を使用して圧縮された磁界を生成することと、電気伝導性巻線を該圧縮された磁界に対して動かすことと、磁気伝導性巻線を使用して該電気伝導性巻線内に磁束を集中させることとを含む。該圧縮された磁界を生成することは、該複数の磁石を互いに対して固定位置に隔てて、該磁石の同じ極が互いに対向するよう保持することで圧縮された磁界を生成することを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石は２つの磁石からなり、該２つの磁石の間隔は周囲距離より小さい。１つの実施形態では、該方法は電気伝導性巻線に発生する電流を整流することを更に含む。１つの実施形態では、該方法は該整流された電流をエネルギー蓄積システムに蓄えることを更に含む。１つの実施形態では、該電気伝導性巻線を該圧縮された磁界に対して動かすことは、該電気伝導性巻線を該複数の磁石に対して動かすことを含む。１つの実施形態では、該電気伝導性巻線を該圧縮された磁界に対して動かすことは、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことは、該複数の磁石を概ね直線路に沿って動かすことを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石を該電気伝導性巻線に対して動かすことは、該複数の磁石を回転させることを含む。１つの実施形態では、該方法は該圧縮された磁界の勾配を最適化することを更に含む。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループを形成する。１つの実施形態では、該方法は該電気伝導性巻線を送電線網に結合することを更に含む。１つの実施形態では、該方法は該電気伝導性巻線に交流を生成することを更に含む。１つの実施形態では、該方法は該電気伝導性巻線に直流を生成することを更に含む。
【００２１】
１つの実施形態では、機械力を生成する方法は、圧縮された磁界を生成することと、磁気伝導性巻線を使用して該電気伝導性巻線内に磁束を集中させることと、該圧縮された磁界内で電気伝導性巻線を通って電流を伝導することとを含む。１つの実施形態では、該圧縮された磁界を生成することは、複数の磁石を互いに対して固定位置に隔てて、該磁石の同じ極が互いに対向するよう保持することで圧縮された磁界を生成することを含む。１つの実施形態では、該複数の磁石は２つの磁石からなり、該２つの磁石の間隔は周囲距離より小さい。１つの実施形態では、該電流は交流である。１つの実施形態では、該電流は直流である。１つの実施形態では、該方法は機械力を加え、伝達システムに概ね直線運動を生じさせることを更に含む。１つの実施形態では、該方法は機械力を加え、伝達システムに概ね回転運動を生じさせることを更に含む。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループを形成する。
【００２２】
１つの実施形態では、衣服は電気伝導性巻線と、該電気伝導性巻線内に磁束を集中させるよう構成された磁気伝導性巻線とを備えるコイルと、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体とを備える。１つの実施形態では、該磁性構造体は第１磁石ハウジング、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第１磁石と、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第２磁石とを備え、該第２磁石の第１極が該第１磁石の第１極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループを形成する。１つの実施形態では、該磁性構造体と該コイルはバッテリーケース内に収容される。
【００２３】
１つの実施形態では、システムは、磁束の変化に応答して電流を伝導する手段と電流を伝導する該手段内に磁束を集中させる手段とを備えるコイルと、圧縮された磁界を生成する手段とを備える。１つの実施形態では、電流を伝導する該手段は電気伝導性巻線であり、磁束を集中させる該手段は、磁気伝導性巻線である。１つの実施形態では、該磁気伝導性巻線は閉ループを形成する。１つの実施形態では、圧縮された磁界を生成する該手段は第１磁石ハウジング、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第１磁石と、該第１磁石ハウジング内に固定され第１極性の第１極と第２極性の第２極とを有する第２磁石とを備え、該第２磁石の第１極が該第１磁石の第１極と概ね対向し隔てて保持され、圧縮された磁界を生成する。
【００２４】
バッテリーは、ケースと、該ケース内に収容され、該バッテリーが受け取ったエネルギーを電気エネルギーに変換するよう構成された第１発電機と、該ケース内に収容された第１エネルギー蓄積装置と、該ケース内に収容された第２エネルギー蓄積装置と、該ケース内に収容され、該第１と第２エネルギー蓄積装置に結合され、該第１エネルギー蓄積装置から該第２エネルギー蓄積装置への電気エネルギーの移送を制御するよう構成された制御モジュールと、複数の接触端子とを備える。１つの実施形態では、前記第１エネルギー蓄積装置はウルトラコンデンサーを備え、前記第２エネルギー蓄積装置はリチウム電池を備える。１つの実施形態では、該バッテリーは第３エネルギー蓄積装置を更に備える。１つの実施形態では、前記第３エネルギー蓄積装置は前記第２エネルギー蓄積装置と直列に結合されている。１つの実施形態では、前記第３エネルギー蓄積装置は前記第１エネルギー蓄積装置と並列に結合されている。１つの実施形態では、該バッテリーは前記複数の接触端子を収容するコネクターを更に備える。１つの実施形態では、前記ケース及び前記接触端子は単２電池の構成を有する。１つの実施形態では、前記第１発電機は、コイルと、磁性構造体とを備える。１つの実施形態では、前記磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されている。１つの実施形態では、前記コイルは、電気伝導性要素と、磁気伝導性要素とを備える。１つの実施形態では、前記磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されている。１つの実施形態では、前記複数の接触端子は前記制御モジュールに電気的に結合されている。１つの実施形態では、該バッテリーは該ケース内に収容された第２発電機を更に備え、前記第１発電機は第１方向を向き、該第２発電機は該第１方向と異なる第２方向を向く。１つの実施形態では、前記制御モジュールは前記第２エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送を制御するよう更に構成されている。１つの実施形態では、前記第１エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送は、前記接触端子から前記第２エネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を含む。１つの実施形態では、前記第１エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送は、前記接触端子から前記第１エネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を含む。１つの実施形態では、前記制御モジュールは前記第１エネルギー蓄積装置と前記接触端子の間のエネルギーの移送を制御するよう更に構成されている。１つの実施形態では、該バッテリーは前記発電機に結合された吊り下げシステムを更に備える。１つの実施形態では、前記吊り下げシステムは、予期されるパターンの運動の電気エネルギーへの変換を最適化するよう調整される。１つの実施形態では、該吊り下げシステムはジンバルで支えられる。１つの実施形態では、該吊り下げシステムはジャイロスコープシステムを備える。前記発電機は該バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを変換するよう構成されている。１つの実施形態では、前記発電機は寄生的に受け取ったエネルギーを変換するよう構成されている。１つの実施形態では、前記ケースは磁気シールドを備える。
【００２５】
１つの実施形態では、バッテリーはケースと、該ケース内に収容されたコイルと、該ケース内に収容され、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体と、該ケース内に収容された第１エネルギー蓄積装置と、該ケースに結合された複数の接触端子と、該ケース内に収容され、該コイルと該第１エネルギー蓄積装置に結合された制御モジュールとを備える。１つの実施形態では、前記磁性構造体は複数の互いに隔てられた希土磁石を備え、該複数の希土磁石のうち隣り合う磁石の同じ極が互いに対向するよう配列されている。１つの実施形態では、前記複数の磁石は互いに対して適正な位置に保持されている。１つの実施形態では、前記複数の磁石のうち２つの磁石の間の空間は、非磁性物質でほぼ満たされている。１つの実施形態では、前記非磁性物質は空気である。１つの実施形態では、前記非磁性物質はフッ素重合体樹脂である。１つの実施形態では、前記ケースは真空に引かれ密封されている。１つの実施形態では、該バッテリーは前記磁性構造体に結合された吊り下げシステムを更に備える。１つの実施形態では、前記吊り下げシステムは、予期されるパターンの運動の電気エネルギーへの変換を最適化するよう調整される。１つの実施形態では、前記コイルは、電気伝導性要素と、磁気伝導性要素とを備える。１つの実施形態では、前記磁気伝導性要素は前記電気伝導性要素内に磁束を集中させるよう構成されている。
【００２６】
１つの実施形態では、バッテリーはケースと、該ケース内に収容され、電気伝導性要素と磁気伝導性要素とを有するコイルと、磁性構造体と、該ケース内に収容された第１エネルギー蓄積装置と、該ケースに結合された複数の接触端子と、該ケース内に収容され、該コイルと該第１エネルギー蓄積装置に結合された制御モジュールとを備える。１つの実施形態では、前記磁気伝導性要素は前記電気伝導性要素内に磁束を集中させるよう構成されている。１つの実施形態では、前記電気伝導性要素は多線巻線の中の電気伝導性線であり、前記磁気伝導性要素は該多線巻線の中の磁気伝導性線である。１つの実施形態では、前記電気伝導性要素は電気伝導性巻線であり、前記磁気伝導性要素は磁気伝導性巻線である。１つの実施形態では、前記電気伝導性要素は第１絶縁基板上に形成された電気伝導性配線である。１つの実施形態では、前記磁気伝導性要素は前記第１絶縁基板上に形成された磁気伝導性配線である。１つの実施形態では、前記電気伝導性配線は前記第１絶縁基板の第１面上に形成され、前記磁気伝導性配線は該第１絶縁基板の該第１面上に形成されている。１つの実施形態では、該バッテリーは複数の絶縁基板を更に備え、前記電気伝導性要素は該複数の絶縁基板のうち選択された複数の基板上に形成された複数の電気伝導性配線からなり、前記磁気伝導性要素は該複数の絶縁基板のうち選択された複数の基板上に形成された複数の磁気伝導性配線からなる。１つの実施形態では、前記磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されている。１つの実施形態では、前記複数の接触端子の１つは、外部バッテリーの接触端子に電気的に結合されている。１つの実施形態では、該バッテリーは第１の向きを有し、該外部バッテリーは該第１の向きと異なる第２の向きを有する。
【００２７】
１つの実施形態では、バッテリーはケースと、該バッテリーの運動を電流に変換する手段と、該ケース内に収容され、エネルギーを蓄える第１手段と、該ケース内に収容され、エネルギーを蓄える第２手段と、運動を変換する該手段から該ケース内に収容されエネルギーを蓄える該第１手段へのエネルギーの移送を制御する手段と、エネルギーを蓄える該第１手段に蓄えられたエネルギーにアクセスする手段とを備える。１つの実施形態では、該バッテリーは前記ケース内に収容され、エネルギーを蓄える第３手段を更に備える。１つの実施形態では、運動を変換する前記手段は、電流を伝導する手段と、磁界を生成する手段とを備える。１つの実施形態では、磁界を生成する前記手段は、圧縮された磁界を生成するよう構成されている。１つの実施形態では、該バッテリーは磁束を伝導する手段を更に備える。１つの実施形態では、該バッテリーは、磁界を生成する前記手段に対する、電流を伝導する前記手段の相対的運動を容易にする手段を更に備える。
【００２８】
１つの実施形態では、バッテリーを動作させる方法は、該バッテリーを動かすことと、該バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することと、該バッテリー内に収容された複数のエネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を制御することとを備える。１つの実施形態では、前記エネルギーの移送を制御することは、前記電流のエネルギーを前記複数のエネルギー蓄積装置のうち第１エネルギー蓄積装置に蓄えることと、該第１エネルギー蓄積装置から該複数のエネルギー蓄積装置のうち第２エネルギー蓄積装置へのエネルギーの移送を制御することとを含む。１つの実施形態では、前記エネルギーの移送を制御することは、前記電流を整流することを含む。１つの実施形態では、該方法は前記バッテリーから負荷へのエネルギーの移送を制御することを更に含む。１つの実施形態では、該方法は前記バッテリーに電流を提供することと、前記提供された電流のエネルギーを該バッテリーに蓄えるのを制御することとを更に含む。１つの実施形態では、前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、圧縮された磁界を生成することを含む。１つの実施形態では、前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、電気伝導性巻線内に前記圧縮された磁界を集中させることを更に含む。１つの実施形態では、前記圧縮された磁界を生成することは、同じ極同士が対向する互いに隔てられた２つの磁石を周囲距離より近い間隔に保持することを含む。１つの実施形態では、前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、電気伝導性要素内に磁界を集中させることを含む。１つの実施形態では、前記電気伝導性要素内に磁界を集中させることは、磁気伝導性要素を該電気伝導性要素に対して、前記磁界を集中させるように配置することを含む。１つの実施形態では、前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、該バッテリー内に収容された発電機を方向付けすることを含む。１つの実施形態では、前記バッテリーの運動を介して受け取ったエネルギーを電流に変換することは、該エネルギーを電気伝導性巻線と磁界との相対的運動に変換することを含む。１つの実施形態では、前記相対的運動は概ね直線的である。１つの実施形態では、前記相対的運動は概ね回転である。
【００２９】
１つの実施形態では、システムは、第１の向きを有し、エネルギーを第１電気信号に変換する手段を備える第１バッテリーと、該第１バッテリーに電気的に結合され、第２の向きを有し、エネルギーを第２電気信号に変換する手段を備える第２バッテリーとを備える。１つの実施形態では、該第２の向きはほぼ該第１の向きに垂直である。１つの実施形態では、エネルギーを第１電気信号に変換する該手段は、第１エネルギー蓄積装置から第２エネルギー蓄積装置へ電気エネルギーの移送を制御するよう構成された制御モジュールを備える。１つの実施形態では、エネルギーを第１電気信号に変換する該手段は、圧縮された磁界を生成する手段を備える。１つの実施形態では、エネルギーを第１電気信号に変換する該手段は、電気伝導性巻線と、該電気伝導性巻線内に磁束を集中させるよう構成された磁気伝導性巻線とを備える。
【００３０】
図面内の要素のサイズ及び相対的位置は必ずしも一様な倍率で描かれていない。例えば、様々な要素の形及び角度は一様な倍率で描かれておらず、幾つかの要素は図面の見易さを改善するために拡大され配置されている。また、これらの要素の描かれた特定の形は、必ずしも実際の形についての情報を伝えることを意図されておらず、理解のし易さのためだけに選択されている。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来のコイルの直径に沿った断面図である。
【図２】本発明に係るコイルの実施形態の直径に沿った断面図である。
【図３】本発明に係るコイルの別の実施形態の直径に沿った断面図である。
【図４】図３のコイルの実施形態で使用するのに適した双導体巻線の実施形態の直径に沿った断面図である。
【図５】本発明に係るコイルの別の実施形態の直径に沿った断面図である。
【図６】本発明に係るコイルの別の実施形態の直径に沿った断面図である。
【図７】本発明に係るコイルの別の実施形態の平面図である。
【図８】図７のコイルの実施形態の底面図である。
【図９】図７のコイルの実施形態の側面図である。
【図１０】本発明に係るコイルの別の実施形態の平面図である。
【図１１】本発明に係るコイルの別の実施形態の側面図である。
【図１２】従来の磁性構造体によって生成された磁束を例示する図である。
【図１３Ａ】同じ極同士が互いに対向し周囲距離だけ隔てられた２つの永久磁石によって生成された磁束を例示する図である。
【図１３Ｂ】同じ極同士が互いに対向し周囲距離だけ隔てられた２つの永久磁石によって生成された磁束を例示する図である。
【図１４Ａ】同じ極同士がほぼ接触した２つの永久磁石によって生成された磁束を例示する図である。
【図１４Ｂ】同じ極同士がほぼ接触した２つの永久磁石によって生成された磁束を例示する図である。
【図１５Ａ】同じ極同士が互いに対向し周囲距離とほぼ接触位置の間の距離だけ隔てられた２つの永久磁石によって生成された磁束を例示する図である。
【図１５Ｂ】同じ極同士が互いに対向し周囲距離とほぼ接触位置の間の距離だけ隔てられた２つの永久磁石によって生成された磁束を例示する図である。
【図１６】本発明に係る磁性構造体の実施形態の断面図である。
【図１７】本発明に係る磁性構造体の実施形態の断面図である。
【図１８】本発明に係る磁性構造体の実施形態の断面図である。
【図１９】本発明に係る磁性構造体の実施形態の断面図である。
【図２０】本発明に係る磁性構造体の別の実施形態の直径に沿った側断面図である。
【図２１】本発明に係る磁性構造体の実施形態の側面図である。
【図２２】電力発電機システムの実施形態の概略前面図である。
【図２３】図２２のシステムの異なる時点における概略前面図である。
【図２４】図２２のシステムに含まれる電機子の側断面図である。
【図２５】発電機の別の実施形態に係るシステムの概略前面図である。
【図２６】図２５のシステムに含まれる電機子の側断面図である。
【図２７】本発明に係るシステムの実施形態の側断面図である。
【図２８】本発明に係るシステムの別の実施形態の側断面図である。
【図２９】本発明に係るシステムの平面図である。
【図３０】図２９のシステムの直径線３０‐３０に沿った側断面図である。
【図３１】図７〜図９、図１７に示した実施形態を使用するシステムの実施形態の直径に沿った側断面図である。
【図３２】図１１〜図１６に示した実施形態を使用するシステムの実施形態の直径に沿った側断面図である。
【図３３】バッテリーの実施形態の直径に沿った断面図である。
【図３４】バッテリーの別の実施形態の直径に沿った断面図である。
【図３５】バッテリーの別の実施形態の側断面図である。
【図３６】図３３〜図３６に示した実施形態において使用するのに適したリニア発電機の直径に沿った断面図である。
【図３７】携帯エネルギー蓄積装置を充電する方法の実施形態の高位フロー図である。
【図３８】携帯エネルギー蓄積装置を動作させる方法の実施形態の高位フロー図である。
【図３９】電力発電機の実施形態の実用途を例示する斜視図である。
【図４０】電力を生成するシステムの実施形態のブロック図である。
【図４１】自己動力装置の実施形態のブロック図である。
【図４２】本発明に係るシステムの実施形態を例示する。
【図４３】本発明に係るシステムの別の実施形態を例示する。
【図４４】本発明に係る衣服の実施形態を例示する。
【図４５】本発明に係るシステムの実施形態の側面図である。
【図４６】図４５に示したシステムの実施形態において使用するのに適した回転子の実施形態の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
下記の記載において、装置、方法、及び物品の様々な実施形態の完全な理解を提供するために特定の細部が説明される。しかし、当業者は、これらの細部を備えていない他の実施形態が実施可能であることを理解するであろう。それら以外には、実施形態の説明を不必要に分かりにくくするのを避けるために、バッテリー、リニア発電機、及び制御システムに関連する周知の構造と方法は詳細には記載されていない。
【００３３】
文脈から他の意味であると考えられるのでなければ、下記の説明と請求項において、「を備える」とその変形「からなる」等は、「をこれらに限定されないが含む」と解釈されるべきである。
【００３４】
本明細書において、「１つの実施形態」はその実施形態に関して説明される特定の特徴、構造、又は特色が１つ以上の実施形態に含まれることを意味する。従って、本明細書中の様々な箇所の「１つの実施形態において」は、必ずしも同じ実施形態、又は全ての実施形態を指してはいない。また、１つ以上の実施形態の様々な特定の特徴、構造、又は特色は適切に組合されて、他の実施形態を形成してもよい。
各見出しは便宜のためだけに提供され、本開示または本発明の範囲又は意味を説明してはいない。
【００３５】
図１は、従来のコイル１００の直径に沿った断面図である。コイル１００は非磁性巻付枠１０２と、非磁性電気伝導性巻線１０４とを備える。巻線は伝導性材料のコイル状の１つ以上の一巻きからなり、１つ以上の層からなっていてもよい。例示のように、巻線１０４は９つの一巻きと３つの層からなる。例示のように、電気伝導性巻線１０４は一繋がりになっている。他の従来のコイルでは、電気的に直列又は並列に接続されていてもよい複数の電気伝導性巻線が使用されてもよい。電気伝導性巻線１０４は任意の適切な電気伝導性材料、例えば金属材料、例えば銅、銀又はスズが被覆された銅、アルミニウム、銀、金、及び／又は合金でできていてよい。電気伝導性巻線１０４は、例えば単線からなっていてもよい（例えばフラット線、束線、撚線、又はシートを含む）。電気伝導性巻線１０４は図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。電気伝導性巻線１０４は通常、絶縁材料１２０で被覆されている。電気伝導性巻線１０４はリード１２２、１２４に結合され、コイル１００となる。
【００３６】
図２は、バイメタルコイル２００の実施形態の直径に沿った断面図である。コイル２００は非磁性巻付枠２０２と、非磁性電気伝導性巻線２０４と、磁気伝導性巻線２０６とを備える。電気伝導性巻線２０４等の電気伝導性巻線を磁気伝導性巻線２０６等の磁気伝導性巻線と一緒に使用することは、コイルの電気伝導性巻線、例えばコイル２００の巻線２０４を通過するか、又はそれによって生成された磁界の集中を容易にする。磁界の集中はコイル２００の効率をずっと高めることができる。例えば、コイル２００が発電機に使用されると、磁石がコイル２００内を通過する時、電気伝導性巻線２０４は電子流を生成し、一方、磁気伝導性巻線２０６は電気伝導性巻線２０４内に磁束を集中させ、コイル２００から出力される電力を増加させる。
【００３７】
電気伝導性巻線２０４の第１層２０８と第２層２１０は巻付枠２０２に巻かれている。１つの実施形態において、電気伝導性巻線２０４は一繋がりになっている。他の実施形態では、電気伝導性巻線２０４は電気的に直列又は並列に接続されていてもよい複数の巻線からなっていてもよい。磁気伝導性巻線２０６の第１層２１２は、電気伝導性巻線２０４の第２層２１０の上に巻かれている。電気伝導性巻線２０４の第３層２１４と第４層２１６は、磁気伝導性巻線２０６の第１層２１２の上に巻かれている。磁気伝導性巻線２０６の第２層２１８は、電気伝導性巻線２０４の第４層２１６の上に巻かれている。電気伝導性巻線２０４の第５層２１９は、磁気伝導性巻線２０６の第２層２１８の上に巻かれている。
【００３８】
電気伝導性巻線２０４は任意の適切な電気伝導性材料、例えば金属材料、例えば銅、銀又はスズが被覆された銅、アルミニウム、銀、金、及び／又は合金でできていてよい。電気伝導性巻線２０４は、例えば単線、束線、撚線、又はシートからなっていてもよい。電気伝導性巻線２０４は図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。電気伝導性巻線２０４は通常、絶縁材料２２０で被覆されている。電気伝導性巻線２０４はリード２２２、２２４に結合され、コイル２００となる。
【００３９】
磁気伝導性巻線２０６は任意の適切な磁気伝導性材料、例えば磁気遮蔽材料、例えばニッケル、ニッケル／鉄合金、ニッケル／スズ合金、ニッケル／銀合金、プラスチック磁気遮蔽材、及び／又はニッケル／鉄／銅／モリブデン合金でできていてよい。磁気遮蔽材料は、MuMetal（登録商標）、Hipernom（登録商標）、HyMu 80（登録商標）、及びPermalloy（登録商標）を含む幾つかの商標のものが商業上入手可能である。磁気伝導性巻線２０６は、例えば単線、束線、撚線、又はシートからなっていてもよい。磁気伝導性巻線２０６は図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。磁気伝導性巻線２０６は通常、絶縁材料２２６で被覆されている。磁気伝導性巻線２０６は、接続２２８で示されるように閉ループを形成し、図示のように接地２３０に接続されている。
【００４０】
電気伝導性巻線と磁気伝導性巻線の層の他の構成を使用してもよい。例えば、例示のように２層の電気伝導性巻線が１層の磁気伝導性巻線と交互になっている代わりに、ｍ、ｎを正の整数としてｍ個の層の電気伝導性巻線がｎ個の層の磁気伝導性巻線と交互になっていてもよい。別の実施例では、ｍ、ｎは一定である必要はない。例えば、層の数は増加しても、又は減少してもよい。層パターンの例は、２Ｅ、１Ｍ、３Ｅ、２Ｍ、４Ｅであり、Ｅは電気伝導性層を、Ｍは磁気伝導性層を表す。
【００４１】
通常、第１層と最終層は電気伝導性巻線２０４の層である。１つの実験では、第１層と最終層が電気伝導性巻線２０４である構成は、発電機の用途において、最終層が磁気伝導性巻線２０６である場合より良好な性能を示した。別の例では、複数の電気伝導性巻線を使用してよい。
【００４２】
図３は、バイメタルコイル３００の別の実施形態の直径に沿った断面図である。コイル３００は巻付枠３０２と、例示のようにバイメタル巻線３０４の形態の双導体巻線とを備える。双導体巻線３０４はワイヤ３０６の形態の電気伝導性巻線と、ワイヤ３０８の形態の磁気伝導性巻線と、電気伝導性ワイヤ３０６と磁気伝導性ワイヤ３０８の間の絶縁材料からなる内層３１０と、絶縁材料からなる外層３１２とを備える。絶縁材料からなる外層３１２と絶縁材料からなる内層３１０は一体であってもよい。双導体巻線３０４は図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。例示のように、電気伝導性ワイヤ３０６と磁気伝導性ワイヤ３０８はほぼ同じサイズである。幾つかの実施形態では、電気伝導性ワイヤ３０６と磁気伝導性ワイヤ３０８はサイズが異なってもよい。
【００４３】
電気伝導性ワイヤ３０６は任意の適切な電気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。電気伝導性ワイヤ３０６はリード３１４、３１６に結合され、コイル３００となる。磁気伝導性ワイヤ３０８は任意の適切な磁気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。磁気伝導性ワイヤ３０８は接続３１８で示されるように閉ループを形成し、接地３２０に接続されていてもよい。例示のように、電気伝導性ワイヤ３０６が巻付枠３０２の内面３２２に最も近くなり、磁気伝導性ワイヤ３０８が巻付枠３０２の内面３２２から最も遠くなるように巻線３０４は巻かれている。例示のように、電気伝導性ワイヤ３０６と磁気伝導性ワイヤ３０８を分離する絶縁層３１０は、内面３２２にほぼ平行である。幾つかの実施形態では、電気伝導性ワイヤ３０６と磁気伝導性ワイヤ３０８を分離する絶縁層３１０は、内面３２２に対して斜めになっていてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、絶縁層３１０は、内面３２２にほぼ垂直である。例示のように、双導体巻線３０４は３つの一巻きからなる単一層である。幾つかの実施形態では、この巻線は多層になっていてもよい。幾つかの実施形態では、追加の巻線を使用してもよい。
【００４４】
図４は、図３に例示したコイル３００の実施形態に使用するのに適切な双導体巻線４０４の１つの実施形態の直径に沿った断面図である。双導体巻線４０４はワイヤ４０６の形態の電気伝導性巻線と、ワイヤ４０８の形態の磁気伝導性巻線と、電気伝導性ワイヤ４０６と磁気伝導性ワイヤ４０８の間の絶縁材料からなる内層４１０と、絶縁材料からなる外層４１２とを備える。電気伝導性ワイヤ４０６は任意の適切な電気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。電気伝導性ワイヤ４０６は図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。磁気伝導性ワイヤ４０８は任意の適切な磁気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。磁気伝導性ワイヤ４０８は図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。
【００４５】
図５は、バイメタルコイル５００の別の実施形態の直径に沿った断面図である。コイル５００は巻付枠５０２を有する。第１電気伝導性巻線５０４ａは巻付枠５０２に２層に巻きつけられている。第１磁気伝導性巻線５０６ａは巻付枠５０２上の第１電気伝導性巻線５０４ａの該２層の外側に巻きつけられている。第１電気伝導性巻線５０４ａはリード５０８ａ、５１０ａに結合され、第１電気伝導性巻線５０４ａとなる。第１磁気伝導性巻線５０６ａは第１接続ループ５１２ａで示されるように閉ループを形成する。第２電気伝導性巻線５０４ｂは巻付枠５０２に２層に第１電気伝導性巻線５０４ａに隣接して巻きつけられている。第２磁気伝導性巻線５０６ｂは巻付枠５０２上の第２電気伝導性巻線５０４ｂの該２層の外側に第１磁気伝導性巻線５０６ａに隣接して巻きつけられている。第２電気伝導性巻線５０４ｂはリード５０８ｂ、５１０ｂに結合され、第２電気伝導性巻線５０４ｂとなる。第２磁気伝導性巻線５０６ｂは第２接続ループ５１２ｂで示されるように閉ループを形成する。リード５０８ｎ、５１０ｎに結合されている電気伝導性巻線５０４ｎと、接続５１２ｎで示される閉ループを形成する磁気伝導性巻線５０６ｎで示されるように、追加の巻線をコイル５００に加えてもよい。幾つかの実施形態では、電気伝導性巻線（例えば巻線５０４ａ、５０４ｂ、・・・５０４ｎ）は電気的に並列又は直列に、又はそれらの様々な組合せで結合されてもよい。
【００４６】
電気伝導性巻線５０４ａ、５０４ｂ、・・・５０４ｎは任意の適切な電気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。電気伝導性巻線５０４ａ、５０４ｂ、・・・５０４ｎは図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。磁気伝導性巻線５０６ａ、５０６ｂ、・・・５０６ｎは任意の適切な電気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。磁気伝導性巻線５０６ａ、５０６ｂ、・・・５０６ｎは図示したものとサイズが大きく異なり、ずっと小さくても、ずっと大きくてもよい。図３のバイメタル巻線３０４、又は図４のバイメタル巻線４０４等のバイメタル巻線を使用してもよい。典型的には、コイル５００は各巻線の追加の層（外層は巻線５０４ａ等の電気伝導性巻線の層である）を有するが、図示を容易にするために追加の層は省略されている。
【００４７】
図６は、バイメタルコイル６００の別の実施形態の直径に沿った断面図である。コイル６００は非磁性巻付枠６０２と、非磁性電気伝導性巻線６０４と、磁気伝導性巻線６０６と備える。電気伝導性巻線６０４の第１層６０８と第２層６１０は非磁性巻付枠６０２に巻きつけられている。磁気伝導性巻線６０６の層６１２は電気伝導性巻線６０４の第２層６１０の上に巻きつけられている。
【００４８】
電気伝導性巻線６０４は任意の適切な電気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。電気伝導性巻線６０４は、典型的には絶縁材料６１４で被覆されている。電気伝導性巻線６０４はリード６１６、６１８に結合され、コイル６００となる。磁気伝導性巻線６０６は任意の適切な磁気伝導性材料でできていてよい。例えば、図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料と構成（例えば単線又は撚線）を使用してもよい。磁気伝導性巻線６０６は、典型的には絶縁材料６２０で被覆されている。磁気伝導性巻線６０６は接続６２２で示されるように閉ループを形成し、接地に接続されていてよい（図２の接地２３０を参照）。幾つかの実施形態では、バイメタル又は双導体巻線を使用してもよい（図３の双導体巻線３０４を参照）。
【００４９】
巻付枠６０２は、内部長さ６２４と外部長さ６２６とが異なる。例示のように、内部長さ６２４は外部長さ６２６より短い。この長さの差は電気伝導性巻線６０４内に磁界を集中させるのを容易にする。
【００５０】
図７〜図９はバイメタルコイル７００の別の実施形態を示す。図７〜図９は図示を容易にするために一様な倍率では描かれていない。図７はコイル７００の上面図である。コイル７００は上面７０４を有する絶縁体層７０２を備える。絶縁体層７０２は、例えば集積回路板、基板、又は絶縁体の薄膜又はシートからなる。商業上入手可能な絶縁材料は商標Mylar（登録商標）のものが販売されている。配線７０６の形態の電気伝導性巻線が絶縁体層７０２の上面７０４上に形成されている。電気伝導性配線７０６は任意の適切な電気伝導性材料、例えば銅、アルミニウム、金、銀、合金等でできていてよい。図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料を使用してもよい。基板上に配線を形成するための周知の技法、例えばＲＦＩＤ装置及びアンテナに関して使用される技法を使用してもよい。絶縁体層７０２は開口７０８を有する。
【００５１】
図８は図７のコイル７００の実施形態の底面図である。絶縁体層７０２は下面７１６を有する。配線７１８の形態の磁気伝導性巻線が絶縁体層７０２の下面７１６上に形成されている。磁気伝導性配線７１８は任意の適切な磁気伝導性材料、例えばニッケル、ニッケル／鉄合金、ニッケル／スズ合金、ニッケル／銀合金等でできていてよい。図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料を使用してもよい。基板上に配線を形成するための周知の技法、例えばＲＦＩＤ装置及びアンテナに関して使用される技法を使用してもよい。図９は図７のコイル７００の実施形態の側面図であり、コイル７００の省略可能なコア７３０を示す。コア７３０は例えば鉄芯であってもよい。
【００５２】
図１０はバイメタルコイル１０００の別の実施形態の上面図である。コイル１０００は上面１００４を有する絶縁体層１００２を備える。絶縁体層１００２は、例えば集積回路板、基板、又は絶縁体の薄膜からなる。配線１００６の形態の電気伝導性巻線が絶縁体層１００２の上面１００４上に形成されている。電気伝導性配線１００６は任意の適切な電気伝導性材料、例えば銅、アルミニウム、金、銀、合金等でできていてよい。図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料を使用してもよい。基板上に配線を形成するための周知の技法、例えばＲＦＩＤ装置及びアンテナに関して使用される技法を使用してもよい。絶縁体層１００２は開口１００８を有する。配線１０１８の形態の磁気伝導性巻線が絶縁体層１００２の上面１００４上に形成されている。磁気伝導性配線１０１８は任意の適切な磁気伝導性材料、例えばニッケル、ニッケル／鉄合金、ニッケル／スズ合金、ニッケル／銀合金等でできていてよい。例えば、図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料を使用してもよい。基板上に配線を形成するための周知の技法、例えばＲＦＩＤ装置及びアンテナに関して使用される技法を使用してもよい。
【００５３】
図１１はバイメタルコイル１１００の別の実施形態の側面図である。コイル１１００は複数の絶縁層１１０２を備える。電気伝導性材料の配線１１０６が、該複数の絶縁層１１０２の選択された面１１３０、１１３２、１１３４、１１３６上に形成されている。磁気伝導性材料の配線１１１８が、該複数の絶縁層１１０２の選択された面１１３８、１１４０上に形成されている。絶縁体層１１０２は開口１１０８を有する。例示のように、コイル１１００は３つの絶縁体層１１０２を備える。より少ないか又は追加の絶縁体層１１０２を使用してもよい。また、幾つかの実施形態では、電気伝導性材料の配線１１０６と磁気伝導性材料の配線１１１８が複数の絶縁体層１１０２の選択された面上に異なるパターンで形成されてもよい。例えば、電気伝導性材料の配線１１０６と磁気伝導性材料の配線１１１８は複数の絶縁体層の交互の面上に形成されてもよい。別の実施例では、電気伝導性材料の配線１１０６と磁気伝導性材料の配線１１１８は１つの絶縁体層１１０２の同じ面上、又は１つの絶縁体層の各面上に形成されてもよい。異なる絶縁体層１１０２上の配線が互いに結合されてもよい。
【００５４】
上述したように、コイルは磁石と一緒に頻繁に装置と用途において使用される。バイメタルコイルはこのような用途と環境において従来の磁石と一緒に使用でき有利になる。図１２は従来の磁性構造体１２００によって生成される磁束を例示する図である。磁性構造体はＮ極とＳ極を有する磁石１２０２からなる。図１２は磁性構造体１２００の永久磁石１２０２により生成される磁界を例示するために代表的な磁束等ポテンシャル線１２０４を示す。領域内の等ポテンシャル線同士が近いほど、その領域の磁束密度が大きい。
【００５５】
しかし、従来の磁性構造体を改善することができる。多くの装置と用途において、磁束密度を増加させることで効率と性能を大きく改善することができる。例えば、磁束密度を増加させると、勾配がより大きくなり、発電機又はモーターの効率を増加させることができる。
【００５６】
図１３Ａ、図１３Ｂは、Ｎ極が互いに対向し周囲距離だけ離れた２つの永久磁石を有する磁性構造体により生成される磁束を例示する図である。図１３Ａは白黒表現であり、図１３Ｂは濃淡陰影表現である。代表的な磁束等ポテンシャル線は、該磁性構造体によって生成される磁界を例示する。この磁束はＮ極同士の間の領域において、単一の磁石又は反対の極が対向する磁性構造体によって生成されるＮ極の周りの磁束より大きな勾配を有する。
【００５７】
図１４Ａ、図１４Ｂは、Ｎ極が互いにほぼ接触した２つの永久磁石を有する磁性構造体により生成される磁束を例示する図である。代表的な磁束等ポテンシャル線は、該磁性構造体によって生成される磁界を例示する。類似の磁石の場合、図１４Ａ、図１４Ｂに示した配列により生成されるほぼ接触したＮ極の近傍の磁束は、図１３Ａ、図１３Ｂに示した配列により生成される磁束より大きな勾配を有する。これは図１４Ａ、図１４Ｂにおけるより高密度の磁束線によって示されている。より大きな磁束勾配は図１４Ａ、図１４Ｂの上方の磁石のＳ極の近傍にも存在する。
【００５８】
図１５Ａ、図１５Ｂは、同じ極が互いに対向し周囲距離とほぼ接触位置の間の距離に保持された２つの永久磁石を有する磁性構造体により生成される磁束を例示する図である。代表的な磁束等ポテンシャル線は、該磁性構造体によって生成される磁界を例示する。類似の磁石の場合、図１５Ａ、図１５Ｂに示した配列により生成される磁束は、Ｎ極の近傍のより大きな領域に沿ったより密度の高い磁束線を生成し、この領域において図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂに示した配列により生成される磁束より大きな勾配を有する。これは図１５Ａ、図１５Ｂに示した永久磁石の側のより大きな領域に沿ったより密度の高い磁束線によって示されている。
【００５９】
例えば電力発電における効率の重要な改善は、２つの磁石を接触位置と周囲距離の間の最適な距離だけ離して同じ極が互いに対向するよう配置することで達成することができる。この最適な距離は磁性構造体を使用する構成（例えば、発電機／モーター構成に磁性構造体を使用する場合のコイルに対する磁性構造体の移動路）に依って異なる。図１６は複数の圧縮された磁界を生成する多極磁性構造体１６０４の実施形態の断面図である。幾つかの用途では、複数の圧縮された磁界を生成することは、効率の更なる増加を提供することができる。磁性構造体１６０４を例えば発電機に使用する場合、圧縮された磁界はエネルギーの電気エネルギーへの変換効率を増加させる可能性がある。このような発電機は寄生的に受け取ったエネルギーを変換するよう構成されてもよい。典型的なエネルギー源は運動源、熱源、音響源、及び無線周波数源を含む。
【００６０】
磁性構造体１６０４は永久磁石１６１２、１６１４、１６１６を互いに対して適正な位置に保持するためにタブ１６９４を使用する。例示の実施形態は３つの永久磁石１６１２、１６１４、１６１６を使用するが、他の実施形態は異なる数、例えば２つ又は４つの永久磁石を使用してもよい。他の実施形態は永久磁石の代りに、又はこれに加えて電磁石を使用してもよい。永久磁石１６１２、１６１４、１６１６は例示のようにディスク型であるが、他の形状であってもよい。例えば矩形（例えば正方形）、球形、又は楕円形磁石を使用してもよい。同様に、磁石の面は平らでなくてもよい。例えば凸面、凹面、放射面、円錐面、又は菱形面を使用してもよい。様々な形状と面の組合せを使用してもよい。例示の実施形態はタブを使用するが、ねじ、スペーサ、接着剤、又はこれらの組合せ等の他の位置決め機構を使用してもよい。永久磁石１６１２、１６１４、１６１６は互いから離されて配置・保持され、隣接する永久磁石の同じ極同士が互いに対向するよう配列される。例えば、第１の永久磁石１６１２のＮ極１６２８は、第２の永久磁石１６１４のＮ極１６３０と対向し、第２の永久磁石１６１４のＳ極１６３２は、第３の永久磁石１６１６のＳ極１６３４と対向する。また、永久磁石１６１２、１６１４、１６１６は、圧縮された磁界を形成するのに十分近接して保持される（例えば周囲距離より近い距離だけ離されて）。幾つかの実施形態では、永久磁石１６１２、１６１４、１６１６の間のスペース１６３６、１６３８は材料１６３７でほぼ満たされている。材料１６３７は空気等の気体であってもよい。幾つかの実施形態では、材料１６３７は他のほぼ非磁性でほぼ非伝導性物質、例えばフッ素重合体樹脂又はプラスチックであってもよい。幾つかの実施形態では、これらの永久磁石間のスペース１６３６、１６３８は真空に引かれ密封されてもよい。
【００６１】
磁性構造体１６０４等の磁性構造体内の永久磁石の形状、位置、及び強さは、圧縮された磁界を生成することで、磁性構造体１６０４を使用する発電機等の装置又は用途の効率を増加させることができる。永久磁石１６１２、１６１４、１６１６の最適な強さと位置と数とを決定するためにガウスメータ（不図示）を使用してもよい。また、重量、電磁界の外部への影響の低減、複数の発電機の磁気相互作用の制御等の他の設計事項を考慮してもよい。
【００６２】
図１７は圧縮された磁界を生成するよう構成された磁石構造体２０２の実施形態を例示する。磁石構造体２０２は、ケース２０４と、ケース２０４に収容され同じ極が互いに対向する複数の磁石とを含む。本実施形態では、ケース２０４は、第１極性の端３０を有する第１磁石３２と、端３０に対向し端３０と同じ極性の端３４を有する第２磁石３６とを収容する。本実施形態では、端３０と端３４はＳ極である。別の実施形態では、２つのＮ極が互いに対向する。本実施形態では、ケース２０４は内部円筒面２０５を有し、磁石３２、３６はそれぞれ外部円筒面を有する。磁石３２、３６はケース２０４内に摺動して受容される。本実施形態では、ケース２０４は、磁石３２、３６がそれを通って挿入（又は交換）されるねじが切られた開放端を有する。磁石組立体２０２は更にケース２０４のねじが切られた開放端を閉じるためのねじキャップ２０６を備える。本実施形態では、ねじキャップ２０６は磁石３２、３６が、磁界が生成する反発力が通常許す周囲距離より近くなるようにし、それにより圧縮された磁界を生成する。磁石を位置決めするための他の実施形態が可能である。例えば、内部円筒面２０５に磁石を嵌める凹所を設けてもよい。
【００６３】
図１８は複数の圧縮された磁界を生成するよう構成された多極磁性構造体３０２の実施形態を例示する。磁性構造体３０２は、複数の磁石を互いに対して適正な位置に保持するタブ３０５を備えるケース３０４を有する。磁石には第１極性の第１端３１８と、反対の極性の第２端３１６とを有する第１磁石３０８が含まれる。磁石には第１極と同じ極性の第１端３２０と、第１極性と反対の極性の第２端３２２とを有する第２磁石３１０が更に含まれる。第２磁石３１０の第１端３２０は第１磁石３０８の第１端３１８から離されている。第２磁石３１０の第１端３２０は第１磁石３０８の第１端３１８に少なくとも概ね対向している。磁石には第１極性と反対の極性の第１端３２４と、第１極性と同じ極性の第２端３２６とを有する第３磁石３１２が更に含まれる。第３磁石３１２の第１端３２４は第２磁石３１０の第２端３２２から離されている。第３磁石３１２の第１端３２４は第２磁石３１０の第２端３２２に少なくとも概ね対向している。任意の数の磁石を追加可能である。例えば、本実施形態では、磁石には第１極性と同じ極性の第１端３２８と、第２端３３０とを有する第４磁石３１４が更に含まれる。磁石組立体３０２はケース３０４のねじが切られた開放端を閉じるねじキャップ３０６を更に備える。
【００６４】
図１９は複数の圧縮された磁界を生成するよう構成された多極磁石構造体１９００の実施形態の直径に沿った側断面図である。磁石構造体１９００は、凹面１９０８、１９１０、１９１２、１９１４を有する複数の磁石１９０２、１９０４、１９０６を備え、同じ極が選択された距離はなれて互いに対向して保持され、大きな勾配の又は圧縮された磁界を生成する。例示のように、凹面は円錐形である。他の形状の凹面が使用されてもよい。
【００６５】
図２０は複数の圧縮された磁界を生成するよう構成された多極磁石構造体２０００の別の実施形態の直径に沿った側断面図である。磁石構造体２０００は、凸面２００８、２０１０、２０１２、２０１４を有する複数の磁石２００２、２００４、２００６を備え、同じ極が選択された距離はなれて互いに対向して保持され、大きな勾配の又は圧縮された磁界を生成する。例示のように、凸面は曲面である。他の形状の凸面が使用されてもよい。
【００６６】
図２１は複数の圧縮された磁界を生成するよう構成された別の多極磁石構造体２１００の実施形態の側面図である。この磁石構造体は、矩形磁石ハウジング２１０２と、ハウジング２１０２に収容された複数の矩形磁石２１０４、２１０６、２１０８とを備える。磁石２１０４、２１０６、２１０８は、同じ極が選択された距離はなれて互いに対向するよう保持され、所望の圧縮された磁界を生成する。
【００６７】
双導体又はバイメタルコイルの実施形態、及び／又は上述のような複数の圧縮された磁界を生成するよう構成された磁石構造体の実施形態は、複数の装置と用途において使用でき有利になる。例えば、双導体又はバイメタルコイルの実施形態、及び／又は複数の圧縮された磁界を生成するよう構成された磁石構造体の実施形態は、音響システム、制御システム等の様々な用途における様々な種類の発電機／モーターにおいて使用されてよい。発電機の実施例は、寄生的に受け取ったエネルギー、又は変換のために生成されたエネルギーを電気エネルギーに変換するよう構成されてもよい。典型的なエネルギー源は運動源、熱源、音響源、及び無線周波数源を含む。例えば、幾つかの実施形態は、ゼーベック効果を利用するために、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体を非同類金属と一緒に使用してもよい。
【００６８】
複数のこのような用途例を、装置と用途の例示の実施形態として下記に説明する。幾つかの実施形態は双導体又はバイメタルコイルと、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁石構造体とを使用してもよい。一方、他の実施形態は双導体又はバイメタルコイルと、従来の磁性構造体とを使用するか又は磁性構造体はなくてもよい。他の実施形態は圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体と、従来のコイルとを使用するか又はコイルはなくてもよい。幾つかの実施形態は従来のコイルと、従来の磁性構造体とを本開示の他の特徴と組合わせて使用してもよい。
【００６９】
リニア発電機とモーターは当分野において周知である。リニア発電機は通常、固定子と、固定子に対して直線的に駆動され電気エネルギーを生成することができる電機子とを有する。リニア発電機は、例えば米国特許第６，７５９，７５５号と、米国特許第６，７９８，０９０号とに開示されている。これら両方の特許を本明細書に援用する。リニアモーターは通常、固定子と、典型的には電気信号の形態の電気エネルギーの印加に応答して固定子に対して直線的に駆動される電機子とを有する。
【００７０】
直線運動の電力への変換は難しい問題である。本発明者らによる平面インダクターを使用する従来の直線変位型発電機の最近の評価は、悪い変換効率を示した。例えば米国特許第６，２２０，７１９号を参照。基本的な問題は、出力電力が磁界の導関数の平方に比例し、導関数の大きさは従来の装置では小さいということである。同様の問題は電力の直線運動への変換においても発生する。
【００７１】
リニア発電機では、磁性構造体に対するコイルの相対的移動によって発生する出力電力は磁界の導関数の平方に比例する。電圧はコイルの巻線の巻き数と磁界の強さとによって決定される。磁性構造体内の永久磁石の形状、相対的位置、及び強さは、圧縮された磁界を生成することにより導関数の値を大きくすることができる。圧縮された磁界を使用することで、相対的に小さな割合の機械的変位の場合であっても、このクラスの発電機の効率の大きな増加を得ることができる。圧縮された磁界の生成に関係する着想は、実施例によって説明される（上記の図１３〜図１６の説明と下記の図２２〜図２５の説明を参照）。
【００７２】
図２２〜図２４は、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体２２０２の実施形態を使用するリニア発電機２２００の実施形態を例示する。発電機２２００は２つの磁石１２、１４の間に配置されたコイル１１を備える。このコイルは従来のコイル、又は双導体又はバイメタルコイルであってよい。特に、発電機２２００は第１極性の端１３を有する第１磁石１２と、第１極性と同じ極性の端１５を有する第２磁石１４とを備える。特に、本実施形態では、端１３はＮ極で、端１５もＮ極である。第２磁石１４の端１５は第１磁石１２の端１３から離れている。本実施形態では、端１５は概ね平らな面２２（図２３）を有し、端１３は概ね平らな面１８を有する。第２磁石１４の端面２２は第１磁石１２の端面１８と少なくとも概ね対向している。
【００７３】
コイル１１の休止位置は、第２磁石１４の端１５より第１磁石１２の端１３により近い。本実施形態では、磁石１２、１４は永久磁石である。他の実施形態は、電磁石を使用してもよい。コイル１１を通過する静磁束密度は、図２２のコイル１１を通過する等ポテンシャル線１６の密度によって示されているようにかなり高い。磁石１２の面１８の表面積を通過する磁束流は非常に大きい。磁石１２と磁石１４の間の中央２０にほぼ位置する平面を通過する磁束流は小さい。
【００７４】
図２２のコイル１１がある位置と、図２３のコイル１１がある位置との間に非常に大きな負磁界勾配が存在する。従って、コイル１１（又は反対に磁石）のゆっくりした移動であっても大きな導関数を生成する。中央２０を中心にしてコイル１１が行ったり来たりすると磁束流が非常に大きく変化する。これは、磁石位置の小さな割合の物理的変位（空間微分）についても当てはまる。出力は導関数の平方に比例するので、電力生成の大きな増加が生じる。
【００７５】
コイル１１が、時間２Δｔで、磁石１２の面１８から磁石１４の面２２へ動かされると、磁束は＋Φmaxから−Φmaxに変化する。従って、ｄΦ／ｄｔは近似的に：
【００７６】
【数１】
2010514387.tif 000003
で表わされ、符号は正である。
これは、線形速度の場合、磁界は非線形であるので導関数の値は期間Δｔにおいて変化するので近似値である。
【００７７】
図２４の実施形態では、コイル１１は、ある長さとその長さに沿った軸２６（図２３の中央線２０と一致する）とを持つコア２４に巻かれている。図１９の実施形態では、軸２６は第１磁石１２の端１３から第２磁石１４の端１５への方向に垂直である。図２２の実施形態では、第１磁石１２の端面１８は幅Ｗを有し、コア２４は、第１磁石１２の端面１８の幅Ｗと少なくとも同じ、軸２６に沿った長さを有する。本実施形態では、第２磁石１４の端面２２は端面１８の幅に対応した幅を有する。他の実施形態が可能である。
本実施形態では、コイル１１は、第１磁石１２と第２磁石１４の間を端面１８と端面２２の間の軸２６に概ね垂直な経路に沿って駆動され往復するよう支えられている。
【００７８】
図２５、図２６に示す別の実施形態では、第１磁石３２の端３０はＳ極であり、第２磁石３６の端３４もＳ極である（端３０と端３４は少なくとも概ね互いに対向している）。コイル３８は、図２５の２つの磁石の間に示されているが、下記の発電機内において他のコイル配列も可能である。
【００７９】
磁石を離して、かつそれらの反発力が通常許す周囲距離より近づけて保持することは、大きな勾配の、又は圧縮された磁界を生成する。これは発電機から出力される電力を増加させる。多くの実施形態の場合、磁石を限界まで近づけて保持することは、出力電力を増加させる。例えば、別の実施形態では、面１８と面２２の距離は図２２に示した距離ａの２倍に等しい。
【００８０】
図２７は大きな勾配の、又は圧縮された磁界を生成するよう構成された磁石構造体２０２の実施形態を使用する発電機２００の直径に沿った断面図である。例えば、図１６〜図２１に示した磁性構造体の実施形態は、図２７に示した磁性構造体２０２として使用されてよい。発電機２００は磁石構造体２０２が中に摺動可能に支持されたハウジング２０８を備える。本実施形態では、ケース２０４は外部円筒面を有し、ハウジング２０８は、ケース２０４の外部円筒面の直径より僅かに大きい直径の内部円筒面を有する。ケース２０４の外面とハウジング２０８の内面は非同類の材料でできているか、又は被覆され、ケース２０４とハウジング２０８との間の結合ポテンシャルを低減する。例えば、ケース２０４は非粘着被膜で被覆され、ハウジング２０８はＡＢＳプラスチックでできていてもよい。好例の非同類の材料は、それぞれ商標Teflon（登録商標）とLexan（登録商標）のものが入手可能である。
【００８１】
発電機２００は、ハウジング２０８の開放端を閉じる、例えばねじが切られたキャップであってもよい端２１０を更に備える。発電機２００は、端２１０によって支持されたばね２１２を更に備え、ばね２１２は磁石組立体２０２によって押し縮められるか磁石組立体２０２を端２１０から遠ざけるか選択可能に構成されている。発電機２００は、ねじが切られたキャップであるか、又は単に閉じた端であってもよい端２１４と、磁石組立体２０２によって押し縮められるか磁石組立体２０２を端２１４から遠ざけるか選択可能に構成されたばね２１６とを更に備える。幾つかの実施形態では、ばね２１２、２１６は押し縮められた状態であり続けるよう構成されてもよい。
【００８２】
発電機２００は、該ハウジングによって支持された１つ以上のコイル２１８を更に備える。他のコイル位置が可能であるが、本実施形態では、ハウジング２０８は円筒形の外面を有し、該コイルはハウジング２０８の外面に巻かれている。コイル２１８はハウジング２０８とハウジング２０８内の磁石組立体２０２との半径方向外方に位置する。コイル２１８を、ハウジング２０８の接着剤、溝、切り欠き、又は突起、或いは任意の他の所望の方法により該ハウジングに対して縦方向移動しないよう保持することができる。或いはコイル２１８は該ハウジング内にモールドされ、該ハウジングの内壁等に支持されてもよい。コイル２１８は、磁性構造体２０２によって生成された圧縮された磁界がコイル２１８に働くよう配置される。
【００８３】
幾つかの実施形態では、組立体としての発電機２００は、運動に曝される位置に単に支持される。他の実施形態では、機械的連結機構が組立体としての発電機２００を運動に結合するために設けられる。例えば、底面２１４を運動又は移動源に結合することができる。幾つかの実施形態では、定期的保守を容易することができる。例えば、上端２１０は、清掃、保守、又は必要であれば磁石の交換のために取り外し可能であってもよい。幾つかの実施形態は保守不要であってもよい。例えば、バッテリー（図３３〜図３５参照）で使用される発電機２００の実施形態は、バッテリーの寿命の間、定期的保守なしで持つよう設計されてもよい。例えば、幾つかの実施形態では、発電機２００は真空に引かれ密封されてもよい。
【００８４】
幾つかの実施形態では、加速度計が設けられ、運動の周波数が検出される。次に、エネルギーが存在する時、磁石組立体２０２がハウジング２０８内で共振するように、ばねのばね定数と磁石の質量とを変更する。
【００８５】
図２８は、複数のコイルを使用する以外は発電機２００に類似した発電機３００を示す。発電機３００は、１つ以上の圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体又は組立体３０２を有する。多数の圧縮された磁界を生成するよう構成された多極磁性構造体、例えば図１６、図１８〜図２１に示した磁性構造体を、発電機３００の磁性構造体３０２として使用してもよく有利になる。磁石構造体３０２はケース３０４を備える。
【００８６】
発電機３００は直線運動するように磁石構造体３０２が中に支持されるハウジング３３２を更に備える。本実施形態では、ケース３０４は外部円筒面を有し、ハウジング３３２はケース３０４の外部円筒面の直径より僅かに大きい直径の内部円筒面を有する。発電機３００は、ハウジング３３２の開放端を閉じる、例えばねじが切られたキャップであってもよい端３３４を更に備える。発電機３００は、端３３４によって支持されたばね３４６を更に備える。ばね３４６は磁石組立体３０２によって押し縮められるか磁石組立体３０２を端３３４から遠ざけるか選択可能に構成されている。発電機３００は、ねじが切られたキャップであるか、又は単に閉じた端であってもよい端３３８を更に備え、ばね３４０は、磁石組立体３０２によって押し縮められるか磁石組立体３０２を端３３８から遠ざけるか選択可能に構成されている。
【００８７】
発電機３００は、少なくとも一対の対向する磁石端からの磁界が第１コイル３３６に働くか、磁石組立体３０２の移動に依っておそらく追加の対の対向する磁石端からの磁界が第１コイル３３６に働くか選択されるようにこれらの磁石に対して支持された第１コイル３３６を更に備える。発電機３００は、少なくとも一対の対向する磁石端からの磁界が第２コイル３４２に働くか、磁石組立体３０２の移動に依っておそらく追加の対の対向する磁石端からの磁界が第２コイル３４２に働くか選択されるようにこれらの磁石に対して支持された第２コイル３４２を更に備える。本実施形態では、発電機３００は、少なくとも一対の対向する磁石端からの磁界が第３コイル３４４に働くか、磁石組立体３０２の移動に依っておそらく追加の対の対向する磁石端からの磁界が第３コイル３４４に働くか選択されるようにこれらの磁石に対して支持された第３コイル３４４を更に備える。任意の数のコイルを使用してよい。１つ以上のコイルに働く任意の数の対の対向する磁石端を使用してよい。
【００８８】
図２９は圧縮された大きな勾配の磁界を生成するよう構成された磁性構造体と、双導体又はバイメタルコイルとを使用するシステム２９００の実施形態を示す。図３０は、図２９のシステム２９００の直径線３０‐３０に沿った側断面図である。図３０は、図示を容易にするために図２９に対して一様な倍率ではなく、幾つかの細部が図３０から省略されている。システム２９００は、１つ以上のバイメタルコイル２９０４を備える回転子２９０２を備える。各バイメタルコイル２９０４は電気伝導性巻線２９０３と、磁気伝導性巻線２９０５とを備える。図２、図３及び図５〜図１１に示したバイメタルコイルの実施形態は、図２９のシステム２９００の実施形態に使用されてもよく有利になる。幾つかの実施形態は圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体と、従来のコイルとを備える。他の実施形態はバイメタルコイルと、従来の磁性構造体とを備える。
【００８９】
また、システム２９００は磁石支持体２９０８と複数の永久磁石２９１０、２９１２、２９１４とを備える固定子２９０６を備える。該複数の永久磁石のうち第１の磁石２９１０は、磁石支持体２９０８の中央部２９１６に結合されている。第１の磁石２９１０は、その極２９１８、２９２０が回転子２９０２の内周２９２２の両側に対向するように方向付けされている。該複数の永久磁石のうち第２の磁石２９１２は、磁石支持体２９０８の第１外縁部分２９２４に結合されている。第２の磁石２９１２は、その極２９２６が第１の磁石２９１０の同じ極２９１８に対向するように方向付けされている。例示のように、同じ極２９１８、２９２６は、それぞれ第１と第２の永久磁石２９１０、２９１２のＳ極である。該複数の永久磁石のうち第３の磁石２９１４は、磁石支持体２９０８の第２外縁部分２９２８に結合されている。第３の磁石２９１４は、その極２９３０が第１の磁石２９１０の同じ極２９２０に対向するように方向付けされている。例示のように、同じ極２９２０、２９３０は、それぞれ第１と第３の永久磁石２９１０、２９１４のＮ極である。磁石２９１０、２９１２、２９１４は複数の圧縮された磁界を生成するよう配置されている。本実施形態では、回転子２９０２は機械動力伝達システム２９３４に結合されている。幾つかの実施形態では、磁石支持体２９０６は該回転子の一部であり、バイメタルコイル２９０４は該固定子の一部であってもよい。
【００９０】
例示のように、システム２９００はコイル２９０４群を高圧送電線網２９５２に結合するための結合器２９５０を備える。コイル２９０４と結合器２９５０の間の電気接続２９５４の細部は明瞭にするために省略する。電気伝導性巻線２９０３群に結合されたバスシステムをコイル２９０４群と結合器２９５０の間の電気接続２９５４として使用してもよい。結合器２９５０は制御モジュール及び／又は調節モジュール（不図示）を備えてもよい。
【００９１】
幾つかの実施形態では、システム２９００は発電機として動作するよう構成されてもよい。そのような実施形態では、機械動力伝達システム２９３４によって回転子２９０２に加えられた力は、回転子２９０２を固定子２９０６に対して回転させる。回転子２９０２が、一点鎖線Ｂ‐Ｂで示した軸２９３２に沿った固定子２９０６に対して回転する時、システム２９００は三相交流を生成する。
【００９２】
幾つかの実施形態では、システム２９００はモーターとして動作するよう構成されてもよい。そのような実施形態では、コイル２９０４に印加された電気信号は回転子２９０２を固定子２９０６に対して回転させる。回転子２９０２が、一点鎖線Ｂ‐Ｂで示した軸２９３２に沿った固定子２９０６に対して回転する時、回転子２９０２によって力が機械動力伝達システム２９３４に加えられる。幾つかの実施形態では、システム２９００はモーターとして、又は発電機として選択可能に動作するよう構成されてもよい。幾つかの実施形態では、システム２９００は所望の電圧レベル、所望の電圧範囲、及び／又は所望の周波数で動作するよう構成されてもよい。例えば、システム２９００はＡＣ１１０〜１２０Ｖ、５０／６０Ｈｚ、又はＡＣ２２０〜２４０Ｖ、５０／６０Ｈｚ、又はＡＣ１０ｋＶ、５０／６０Ｈｚ、又はＡＣ１００ｋＶ、５０／６０Ｈｚを生成するよう構成されてもよい。幾つかの実施形態では、システム２９００は交流及び／又は直流を生成するよう構成されてもよい。
【００９３】
図３１は双導体又はバイメタルコイル７００と、圧縮された大きな勾配の磁界を生成するよう構成された磁性構造体２０２とを使用するシステム３１００の実施形態の側断面図である。便宜上、システム３１００を図７〜図９のバイメタルコイル７００と図１７の磁性構造体２０２を使って説明する。バイメタルコイルと圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体との他の実施形態をシステム３１００の実施形態において使用してもよい。
【００９４】
図３１は、図示を容易にするために必ずしも一様な倍率ではない。バイメタルコイル７００は上面７０４を有する絶縁体層７０２を備える。絶縁体層７０２は例えば集積回路板、基板、又は絶縁体の薄膜又はシートからなる。商業上入手可能な絶縁材料は商標Mylar（登録商標）のものが販売されている。電気伝導性配線７０６が絶縁体層７０２の上面７０４上に形成されている。電気伝導性配線７０６は任意の適切な電気伝導性材料、例えば銅、アルミニウム、金、銀、合金等でできていてよい。図２の電気伝導性巻線２０４に関して説明した材料を使用してもよい。基板上に配線を形成するための周知の技法、例えばＲＦＩＤ装置及びアンテナに関して使用される技法を使用してもよい。絶縁体層７０２は磁性構造体２０２が通過可能な開口７０８を有する。吊り下げシステム７１４の上部７１２は磁性構造体２０２と、絶縁体層７０２の上面７０４とに結合されている。絶縁体層７０２は下面７１６を有する。磁気伝導性配線７１８が絶縁体層７０２の下面７１６に形成されている。磁気伝導性配線７１８は任意の適切な磁気伝導性材料、例えばニッケル、ニッケル／鉄合金、ニッケル／スズ合金、ニッケル／銀合金等でできていてよい。図２の磁気伝導性巻線２０６に関して説明した材料を使用してもよい。基板上に配線を形成するための周知の技法、例えばＲＦＩＤ装置及びアンテナに関して使用される技法を使用してもよい。吊り下げシステム７１４の下部７２０は磁性構造体２０２と、絶縁体層７０２の下面７１６とに結合されている。吊り下げシステム７１４は省略可能な機械動力伝達システム３１０２に結合されている。
【００９５】
幾つかの実施形態では、システム３１００は発電機として動作するよう構成されてもよい。そのような実施形態では、機械動力伝達システム３１０２によって吊り下げシステム７１４に加えられた機械力は、磁性構造体２０２をバイメタルコイル７００に対して直線的に移動させ、この結果、この装置は電流を生成する。幾つかの実施形態では、システム３１００はモーターとして動作するよう構成されてもよい。そのような実施形態では、バイメタルコイル７００に印加された電気信号は、磁性構造体２０２をバイメタルコイル７００に対して直線的に移動させ、この結果、吊り下げシステム７１４は機械力を機械動力伝達システム３１０２に加える。幾つかの実施形態では、システム３１００はモーターとして、又は発電機として選択可能に動作するよう構成されてもよい。
【００９６】
図３２は双導体又はバイメタルコイル１１００と、圧縮された大きな勾配の磁界を生成するよう構成された磁性構造体１６０４とを使用するシステム３２００の実施形態の側断面図である。便宜上、システム３２００を図１１のバイメタルコイル１１００と図１６の磁性構造体１６０４を使って説明する。バイメタルコイルと圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体との他の実施形態をシステム３２００の実施形態において使用してもよい。
【００９７】
図３２は、図示を容易にするために必ずしも一様な倍率ではない。バイメタルコイル１１００は複数の絶縁層１１０２を備える。電気伝導性材配線１１０６が該複数の絶縁層１１０２の選択された面１１３０、１１３２、１１３４、１１３６上に形成されている。磁気伝導性材配線１１１８が該複数の絶縁層１１０２の選択された面１１３８、１１４０上に形成されている。吊り下げシステム１１１４は磁性構造体１９００を該複数の絶縁層１１０２の開口１１０８内に移動可能に吊るす。例示のように、バイメタルコイル１１００は３つの絶縁体層１１０２を備える。より少数の、又は追加の絶縁体層１１０２を使用してもよい。また、幾つかの実施形態では、電気伝導性材配線１１０６と磁気伝導性材配線１１１８とが該複数の絶縁体層１１０２の選択された面上に異なるパターンで形成されてよい。例えば、電気伝導性材配線１１０６と磁気伝導性材配線１１１８とは絶縁体層の交互の面上に形成されてよい。別の例では、電気伝導性材配線１１０６と磁気伝導性材配線１１１８とは１つの絶縁体層１１０２の同じ面、又は各面上に形成されてよい。異なる絶縁体層１１０２上の配線は互いに結合されてよい。吊り下げシステム１１１４は省略可能な機械動力伝達システム３２０２に結合されている。
【００９８】
幾つかの実施形態では、システム３２００は発電機として動作するよう構成されてもよい。そのような実施形態では、機械動力伝達システム３２０２によって吊り下げシステム１１１４に加えられた機械力は、磁性構造体１９００をバイメタルコイル１１００に対して直線的に移動させ、この結果、このシステムは電流を生成する。幾つかの実施形態では、システム３２００は交流及び／又は直流を生成するよう構成されてもよい。幾つかの実施形態では、システム３２００はモーターとして動作するよう構成されてもよい。そのような実施形態では、バイメタルコイル１１００に印加された電気信号は、磁性構造体１９００をバイメタルコイル１１００に対して直線的に移動させ、この結果、吊り下げシステム１１１４は機械力を機械動力伝達システム３２０２に加える。幾つかの実施形態では、システム３２００はモーターとして、又は発電機として選択可能に動作するよう構成されてもよい。
【００９９】
バッテリー技術は、バイメタルコイル及び／又は圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体の実施形態を使用でき有利になる用途の一例である。幾つかの例を用いて説明する。
【０１００】
図３３は、ケース１０２、発電機１０４、第１エネルギー蓄積装置１０６、制御モジュール１０８、第２エネルギー蓄積装置１１０、及び接触端子１１２、１１４を備えるバッテリー１００の実施形態の直径に沿った断面図である。例示のケース１０２はバッテリー１００の他の構成要素の図示を容易にするために切り取られている。ケース１０２は発電機１０４、第１エネルギー蓄積装置１０６、制御モジュール１０８、及び第２エネルギー蓄積装置１１０を収容する。接触端子１１２、１１４はバッテリー１００のケース１０２の上部１１６と底部１１８にそれぞれ装着されている。
【０１０１】
ケース１０２は磁気及び／又は電気シールドである外ケースシールド１２０を備えてもよい。ケースシールド１２０は、例えば、スズホイル層と、磁気遮蔽材料層とを備えてもよい。磁気遮蔽材料は、例えばニッケル、ニッケル／鉄合金、ニッケル／スズ合金、ニッケル／銀合金、ニッケル／鉄／銅／モリブデン合金であり、ホイルの形態であってもよい。このようなホイル層は、例えば０．００２〜０．００４インチの範囲の厚みを持つ。磁気遮蔽材料は、MuMetal（登録商標）、Hipernom（登録商標）、HyMu 80（登録商標）、及びPermalloy（登録商標）を含む幾つかの商標のものが商業上入手可能である。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、ケース１０２と接触端子１１２、１１４は、単３電池、単４電池、単２電池、単１電池、９Ｖバッテリー、時計バッテリー、ペースメーカーバッテリー、携帯電話バッテリー、コンピュータバッテリー、及び他の標準と非標準のバッテリー等の従来のバッテリーのものと同じ外部構成をとってもよい。バッテリー１００の実施形態は所望の電圧レベル、例えば１．５Ｖ、３．７Ｖ、７．１Ｖ、９Ｖ、又は他の標準又は非標準の電圧を提供するよう構成されてもよい。幾つかの実施形態は直流及び／又は交流を提供するよう構成されてもよい。
【０１０３】
発電機１０４は運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。例示のように、発電機１０４は、バイメタルコイル１２２、磁性構造体１２４、及び吊り下げシステム１２６を備えるリニア発電機である。例示のように、バイメタルコイル１２２は電気伝導性巻線１２１と、磁気伝導性巻線１２３とを備える。例示のように、吊り下げシステム１２６は、磁性構造体キャリアガイド１２８と、磁性構造体１２４に一端１３２が結合された第１ばね１３０と、第１ばね１３０の他端１３６に結合された第１反発磁石１３４と、磁性構造体１２４に一端１４０が結合された第２ばね１３８と、第２ばね１３８の他端１４４に結合された第２反発磁石１４２とを備える。吊り下げシステム１２６は、バッテリー１００の移動に応答する磁性構造体１２４の軸Ａ‐Ａに沿ったコイル１２２に対する移動を容易にする。磁性構造体１２４のコイル１２２に対する移動はコイル１２２に電流を発生させる。吊り下げシステム１２６は、例えば３０４／３１６ステンレス鋼ばね等のステンレス鋼ばねを備えてもよい。磁性構造体１２４は、例えばネオジム‐鉄‐ボロン永久磁石等の１つ以上の希土類磁石、１つ以上のセラミック磁石、１つ以上のプラスチック磁石、又は１つ以上の他の磁石を備えてもよい。反発磁石１３２、１４２は、例えば１つ以上の希土類磁石、１つ以上のセラミック磁石、１つ以上のプラスチック磁石、又は１つ以上の他の磁石を備えてもよい。例示のように、キャリアガイド１２８は、コイル１２２の１つ以上の巻線が巻かれた巻付枠１４６を備える。幾つかの実施形態では、別個の巻付枠が使用されてもよい。吊り下げシステム１２６は、磁性構造体１２４がコイル１２２の上面１５０と底面１５２とによって画定された領域１４８の外へ完全に出るのを許すよう構成されている。ばね１３０、１３８は通常、負荷状態にある。
【０１０４】
第１エネルギー蓄積装置１０６は発電機１０４によって生成された電気エネルギーを蓄えるよう構成されている。１つの実施形態では、第１エネルギー蓄積装置１０６は発電機１０４によって生成された電気エネルギーをほとんど又は全く調節なしで蓄えることができる。他の実施形態では、下記に例示するように、電気エネルギーは第１エネルギー蓄積装置１０６に蓄える前に調節されてもよい。第１エネルギー蓄積装置１０６は１つ以上のウルトラコンデンサーからなってもよい。図示を容易にするために、第１エネルギー蓄積装置１０６は１つの機能ブロックとして示されている。
【０１０５】
制御モジュール１０８はバッテリー１００内のエネルギーの移送を制御する。制御モジュール１０８は通常、例示のように全ブリッジ整流器１０９である整流器を備える。例えば、制御モジュール１０８は発電機１０４、第１エネルギー蓄積装置１０６、第２エネルギー蓄積装置１１０、接触端子１１２、１１４等のバッテリー１００の様々な構成要素間でエネルギーの移送を制御するよう構成されてもよい。１つの実施形態では、制御モジュール１０８は発電機１０４から第１エネルギー蓄積装置１０６へのエネルギーの移送を制御してもよい。１つの実施形態では、制御モジュール１０８は第１エネルギー蓄積装置１０６に蓄えられたエネルギーの第２エネルギー蓄積装置１１０への移送を制御してもよい。例えば、制御モジュール１０８は第１エネルギー蓄積装置１０６から第２エネルギー蓄積装置１１０への電流の流れを制限してもよい。別の例では、第２エネルギー蓄積装置１１０の過充電を防ぐために、制御モジュール１０８は第１エネルギー蓄積装置１０６から第２エネルギー蓄積装置１１０へのエネルギーの移送を停止してもよい。１つの実施形態では、第１エネルギー蓄積装置１０６の過充電を防ぐために、制御モジュール１０８は第１エネルギー蓄積装置１０６へのエネルギーの移送を停止するよう構成されてもよい。１つの実施形態では、制御モジュール１０８は第１エネルギー蓄積装置１０６から接触端子１１２、１１４へのエネルギーの移送を制御するよう構成されてもよい。１つの実施形態では、制御モジュール１０８は発電機１０４から接触端子１１２、１１４へのエネルギーの移送を制御するよう構成されてもよい。１つの実施形態では、制御モジュール１０８は従来のバッテリー充電器（不図示）、環境エネルギー源等の外部電気エネルギー源から第１エネルギー蓄積装置１０６及び／又は第２エネルギー蓄積装置１１０への充電を検出、制御、許可、受容、調節、及び／又は容易にするよう構成されてもよい。１つの実施形態では、制御モジュール１０８はエネルギーを移送の間、調節するよう構成される。２つの好例の実施形態の制御モジュール１０８の動作を下記に図３７、図３８を参照してより詳細に説明する。
【０１０６】
制御モジュール１０８は様々な方法、例えば統合された制御システム又は個別のサブシステム群として実現されてよい。制御モジュール１０８はディスクリート回路、１つ以上のマイクロプロセッサー、デジタル信号プロセッサー（ＤＳＰ）、特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）等として、又はメモリーに記憶されコントローラによって実行される命令列として、又はこれらの組合せとして実現されてよい。幾つかの実施形態では、第１エネルギー蓄積装置１０６は制御モジュール１０８に一体化されてもよい。
【０１０７】
第２エネルギー蓄積装置１１０は、制御モジュール１０８の制御下で第１エネルギー蓄積装置１０６から移送された電気エネルギーを蓄えるよう構成される。第２エネルギー蓄積装置１１０は、例えば１つ以上の従来のバッテリー、例えば鉛酸蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムポリマー電池又はリチウムイオン電池、ナトリウム／硫黄電池、又は任意の適切な充電式エネルギー蓄積装置であってもよい。
【０１０８】
接触端子１１２、１１４はバッテリー１００へ及び／又はバッテリー１００から電気エネルギーを移送するためのアクセスを提供する。接触端子１１２、１１４は任意の電気伝導性材料、例えば金属材料、例えば銅、銀又はスズが被覆された銅、アルミニウム、金等でできていてよい。接触端子１１２、１１４は制御モジュール１０８に結合されている。幾つかの実施形態では、接触端子１１２、１１４は制御モジュール１０８に直接結合されるのでなく、第２エネルギー蓄積装置１１０に結合されてもよい。例示のように、接触端子１１２、１１４は従来の単２電池の接触端子に類似した物理的構成を持つ。上述のように、他の構成を使用してもよい。接触端子１１２、１１４はバッテリー１００を、ラジオ、携帯電話、測位システム等の外部装置に容易に設置及び取り外しできるように構成されている。接触端子１１２、１１４は磁気シールドを使用してもよい。
【０１０９】
バッテリー１００の運動の結果としてエネルギーがバッテリー１００に蓄えられる。例えば、磁性構造体１２４がコイル１２２に関して中立位置にあり、バッテリー１００が下方に移動させられる場合、バッテリー１００の下方移動に応答して磁性構造体１２４はコイル１２２に対して上へ移動する。磁性構造体１２４の相対的上方移動によって磁性構造体１２４がコイル１５０の上面の上方へ移動する時、コイル１２２に電流が発生する。磁性構造体１２４が第１反発磁石１３４に近づくと、第１ばね１３０と第１反発磁石１３４は下向きの力を磁性構造体１２４に加える。この下向きの力に応答して、磁性構造体１２４はコイル１２２に対して下方へ移動し始める。磁性構造体１２４は中立位置１５１、即ち１５０と１５２のほぼ中間を通過し、コイル１２２を再び通過して、磁性構造体１２４がコイル１５２の底面の下方へ移動する時、追加の電流が発生する。磁性構造体１２４が第２反発磁石１４２に近づくと、第２ばね１３８と第２反発磁石１４２は上向きの力を磁性構造体１２４に加える。この上向きの力が十分強いと、磁性構造体１２４はコイル１２２を再び通過して追加の電流が発生する。吊り下げシステム１２６内のエネルギーが磁性構造体１２４をコイル１２２に対して移動させ続けるのに十分でなくなるまで、振動往復移動は継続する。
【０１１０】
幾つかの実施形態では、吊り下げシステム１２６は、予期されるエネルギー源から生成される電気エネルギーを増加させるよう調整されてよい。例えば、バッテリー１００が、エネルギーが既知の速度で歩く又は走る個人によって供給される環境に頻繁にいる場合、吊り下げシステム１２６をその速度に同調させてよい。従って、バッテリーは、ジョギングする人が生成すると期待されるエネルギーの電気エネルギーへの変換をほぼ最大限にするよう構成されてもよい。別の例では、バッテリー１００が自動車内において交通渋滞、或いは航空機又は地上車両の不規則な運動を頻繁に経験する場合、吊り下げシステム１２６をその環境のエネルギーの電気エネルギーへの変換を最大限にするよう調整してもよい。別の例では、バッテリー１００が流体波、例えば水又は海の波、又は風に頻繁に曝される環境において使用される場合、吊り下げシステム１２６をその環境のエネルギーの電気エネルギーへの変換を最大限にするよう調整してもよい。別の例では、バッテリー１００が振動、例えば動いている車両内における振動を頻繁に経験する場合、吊り下げシステム１２６をその振動から受けるエネルギーの電気エネルギーへの変換を最大限にするよう調整してもよい。該吊り下げシステムは、例えば反発磁石の強さを変更するか、ばね等の反発デバイスの張力を調整するか、複数の機械反発デバイス（図３６参照）を使用するか、該磁性構造体の移動経路の長さを変更するか、又はこれらの組合せによって調整されてよい。他の吊り下げシステム、例えば発電機をバッテリー内で異なる方向に向ける吊り下げシステムを使用してもよい。吊り下げシステム１２６は、エネルギーの電気エネルギーへの最適変換を容易にするために発電機を方向付けるのにジンバルを備え、及び／又はジャイロスコープの原理を使用してもよい。バッテリー内の異なる方向を向いた複数の発電機を使用してもよいし、複数のバッテリー構成を使用してもよい。
【０１１１】
幾つかの実施形態では、他の発電機構成、例えば放射状、回転、ゼーベック、音響、熱、又は無線周波数の発電機を使用してもよい。幾つかの実施形態では、他の吊り下げシステム、例えば発電機１０４がケース１０２に対して動き、得られるエネルギーを最大限に利用する吊り下げシステムを使用してもよい。例えば、発電機１０４はバッテリーケース１０２内で回転し移動軸に自身を整列させるよう構成されてもよい。別の例では、吊り下げシステム１２６はコイル１２２が磁性構造体１２４に対して動くのを可能にするよう構成されてもよい。
【０１１２】
図３４は、ケース２０２、発電機２０４、第１エネルギー蓄積装置２０６、制御モジュール２０８、第２エネルギー蓄積装置２１０、第３エネルギー蓄積装置２１１、及び接触端子２１２、２１４を備えるバッテリー２００の別の実施形態の直径に沿った断面図である。例示のケース２０２はバッテリー２００の他の構成要素の図示を容易にするために切り取られている。ケース２０２は発電機２０４、第１エネルギー蓄積装置２０６、制御モジュール２０８、第２エネルギー蓄積装置２１０、及び第３エネルギー蓄積装置２１１を収容する。接触端子２１２、２１４はバッテリー２００のケース２０２の上部２１６と底部２１８にそれぞれ装着されている。ケース２０２は磁気及び／又は電気シールドである外ケースシールド２２０を備えてもよい。幾つかの実施形態では、ケース２０２と接触端子２１２、２１４は、単３電池、単４電池、単２電池、単１電池、９Ｖバッテリー、時計バッテリー、ペースメーカーバッテリー、携帯電話バッテリー、コンピュータバッテリー、及び他の標準と非標準のバッテリー等の従来のバッテリーのものと同じ構成をとってもよい。バッテリー２００の実施形態は、図３３で例示した実施形態に関して説明したように所望の電圧レベルを提供するよう構成されてもよい。例えば、電圧レベルはコイル１２２の巻線の巻き数を変更することで変更できる（例えば、図３６のコイル４０２の巻線４１０を参照）。
【０１１３】
発電機２０４は受け取ったエネルギーを電気エネルギーに変換する。例示のように、発電機２０４は、コイル２２２、磁性構造体２２４、及び吊り下げシステム２２６を備えるリニア発電機である。発電機２０４は、例えば図３３で例示した発電機１０４に関して説明したように動作してもよい。
【０１１４】
第１エネルギー蓄積装置２０６は発電機２０４によって生成された電気エネルギーを蓄えるよう構成されている。１つの実施形態では、第１エネルギー蓄積装置２０６は発電機２０４によって生成された電気エネルギーをほとんど又は全く調節なしで蓄えることができる。第１エネルギー蓄積装置２０６は１つ以上のウルトラコンデンサーからなってもよい。
【０１１５】
制御モジュール２０８は発電機２０４、第１エネルギー蓄積装置２０６、第２エネルギー蓄積装置２１０、第３エネルギー蓄積装置２１１、接触端子２１２、２１４等のバッテリー２００の様々な構成要素間でエネルギーの移送を制御する。例えば、制御モジュール２０８は第１エネルギー蓄積装置２０６に蓄えられたエネルギーの第２エネルギー蓄積装置２１０と第３エネルギー蓄積装置２１１への移送を制御してもよい。１つの実施形態では、制御モジュール２０８は発電機２０４から第１エネルギー蓄積装置２０６へのエネルギーの移送を制御してもよい。例えば、制御モジュール２０８は第１エネルギー蓄積装置２０６から第２エネルギー蓄積装置２１０と第３エネルギー蓄積装置２１１への電流の流れを制限してもよい。別の例では、第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１の過充電を防ぐために、制御モジュール１０８は第１エネルギー蓄積装置２０６から第２エネルギー蓄積装置２１０と第３エネルギー蓄積装置２１１へのエネルギーの移送を停止してもよい。１つの実施形態では、制御モジュール２０８は接触端子２１２、２１４に結合された外部電気エネルギー源（不図示）から第１、第２、及び／又は第３エネルギー蓄積装置２０６、２１０、２１１への充電を検出、制御、許可、及び／又は容易にするよう構成されてもよい。
【０１１６】
制御モジュール２０８は様々な方法で実現されてよい。例えば、制御モジュール２０８は、図３３の制御モジュール１０８に関して説明したように実現されてよい。
【０１１７】
第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１は、制御モジュール２０８の制御下で第１エネルギー蓄積装置２０６から移送された電気エネルギーを蓄えるよう構成される。第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１は、例えば従来の充電可能バッテリー、例えばニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムポリマー電池又はリチウムイオン電池、他のエネルギー蓄積装置、又はこれらの組合せであってもよい。第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１は制御モジュール２０８に、例えば別個に、又は直列又は並列に結合されてよい。例示のように、第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１は、座金型で、吊り下げシステム２２６が第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１の中空の中心２０９、２１３内に延在する。例示のように、第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１は、接触端子２１２、２１４間に直列に、かつ制御モジュール２０８に直列に接続されている。幾つかの実施形態は、ゼーベック効果を利用するために、非同類金属を使用してもよい。
【０１１８】
接触端子２１２、２１４はバッテリー２００へ及び／又はバッテリー２００から電気エネルギーを移送するためのアクセスを提供する。接触端子２１２、２１４は任意の電気伝導性材料、例えば金属材料、例えば銅、銀又はスズが被覆された銅、アルミニウム、金等でできていてよい。接触端子２１２、２１４は第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１に結合される。第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１は該接触端子に並列又は直列に結合されてよい。幾つかの実施形態では、接触端子２１２、２１４は第２、第３エネルギー蓄積装置２１０、２１１に直接結合されるのでなく、制御モジュール２０８に結合されてもよい。例示のように、接触端子２１２、２１４は従来の単２電池の接触端子の物理的構成を有する。上述のように、他の構成を使用してもよい。接触端子２１２、２１４はバッテリー２００を、ラジオ、携帯電話、測位システム等の外部装置に容易に設置及び取り外しできるように構成されている。接触端子２１２、２１４は磁気シールドを使用してもよい。
【０１１９】
バッテリー２００の運動の結果としてエネルギーがバッテリー２００に蓄えられる。例えば、図３３に関して説明した例と類似の方法でエネルギーを蓄えられるエネルギーに変換してもよい。
【０１２０】
上述したように、幾つかの実施形態では、吊り下げシステム２２６は、予期される運動エネルギー源から生成される電気エネルギーを最大にするよう調整されてよい。
【０１２１】
幾つかの実施形態では、他の発電機構成、例えば回転発電機を使用してもよい。幾つかの実施形態では、他の吊り下げシステム、例えば発電機２０４がケース２０２に対して動き、得られる運動エネルギーを最大限に利用する吊り下げシステムを使用してもよい。例えば、発電機２０４はバッテリーケース２０２内で回転し移動軸に自身を整列させるよう構成されてもよい。別の例では、吊り下げシステム２２６はコイル２２２が磁性構造体２２４に対して動くのを可能にするよう構成されてもよい。
【０１２２】
図３５は、ケース３０２、発電機３０４、第１エネルギー蓄積装置３０６、制御モジュール３０８、第２エネルギー蓄積装置３１０、及び接触端子３１２、３１４を備えるバッテリー３００の別の実施形態の側断面図である。バッテリー３００は図３３のバッテリー１００と異なる構成を有するが、バッテリー３００の動作は図３３のバッテリー１００の動作と同様である。接触端子３１２、３１４は任意の電気伝導性材料、例えば金属材料、例えば銅、銀又はスズが被覆された銅、アルミニウム、金等でできていてよい。幾つかの実施形態では、接触端子３１２、３１４はプラスチックコネクター等のコネクター内に収容されていてもよい。
【０１２３】
図３６は、例えば図３３〜図３５に例示した実施形態において使用するのに適した発電機４００の直径に沿った断面図である。図２２〜図３２に例示した実施形態等の他の発電機及び／又は装置が図３３〜図３５に例示した実施形態において使用されてもよい。この発電機は、コイル４０２と、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体４０４（例えば図１５〜図２１を参照）と、吊り下げシステム４０６とを備える。吊り下げシステム４０６は磁性構造体４０４がいずれの方向にもコイル４０２を完全に通過できるように構成されている。例示のように、発電機４００はリニア発電機である。
【０１２４】
コイル４０２は円筒形巻付枠４０８と１つ以上の巻線４１０とを備える。例示のように、巻付枠４０８は吊り下げシステム４０６のキャリアガイド４０９と一体になっている。例示のように、コイル４０２は巻線４１０を備える。巻線４１０は任意の電気伝導性で、ほぼ非磁気伝導性の材料、例えば銅、アルミニウム、金、銀、合金等でできていてよい。巻線４１０は通常、絶縁材料４１１で被覆されている。幾つかの実施形態では、磁気伝導性、又は非磁気伝導性の材料でできた追加の巻線を使用してもよい（例えば図２〜図１１を参照）。巻線４１０は単線又は撚線であってもよい。幾つかの実施形態では、材料シートを使用してもよい。例えば銅層とMylar（登録商標）層からなるシートを巻付枠４０８に巻いてもよい。
【０１２５】
磁性構造体４０４は、円筒形磁石ハウジング４１８内に収容された複数の永久磁石４１２、４１４、４１６を備える。本実施形態は３つの永久磁石４１２、４１４、４１６を使用するが、発電機４００の他の実施形態は異なる数、例えば２つ又は４つ又は数百の永久磁石を使用してもよい。永久磁石４１２、４１４、４１６は例示のようにディスク型であるが、他の形状であってもよい。例えば矩形（例えば正方形）、球形、又は楕円形磁石を使用してもよい。同様に、磁石の面は平らでなくてもよい。例えば凸面、凹面、放射面、円錐面、又は菱形面を使用してもよい。様々な形状と面の組合せを使用してもよい。幾つかの実施形態では、電磁石を使用してもよい。磁石ハウジング４１８の内面４２０と永久磁石４１２、４１４、４１６の外面はねじが切られ、永久磁石４１２、４１４、４１６は磁石ハウジング４１８内で互いに対して適正な位置に固定される。タブ、ペーサ、接着剤、又はこれらの組合せ等の他の位置決め機構を使用してもよい。
【０１２６】
永久磁石４１２、４１４、４１６は互いから離れて配置・保持され、隣接する永久磁石の同じ極同士が互いに対向するよう配列される。例えば、第１の永久磁石４１２のＮ極４２８は、第２の永久磁石４１４のＮ極４３０と対向し、第２の永久磁石４１４のＳ極４３２は、第３の永久磁石４１６のＳ極４３４と対向する。また、永久磁石４１２、４１４、４１６は、圧縮された磁界を形成するのに十分近接して保持される（図１５、図１６の説明を参照）。幾つかの実施形態では、永久磁石４１２、４１４、４１６の間のスペース４３６、４３８は材料４３７でほぼ満たされている。材料４３７は空気等の気体であってもよい。幾つかの実施形態では、材料４３７は他のほぼ非磁性でほぼ非伝導性物質、例えばフッ素重合体樹脂又はプラスチックであってもよい。幾つかの実施形態では、該磁性構造体は真空に引かれ密封されてもよい。
【０１２７】
上述したように、磁性構造体４０４等の磁性構造体内の永久磁石の形状、位置、及び強さは、圧縮された磁界を生成することで、発電機４００の効率を増加させることができる。第１の永久磁石４１２の上面４４２から第３の永久磁石４１６の底面４４４までの長さ４４０と、巻付枠４０８の内径４４８の長さ４４６との比も、コイル４０２に対する磁性構造体４０４の移動に応答して発生する電流に影響する。永久磁石４１２、４１４、４１６の最適な強さと位置と数と、長さ４４０とを決定するためにガウスメータ（不図示）を使用してもよい。
【０１２８】
重量、電磁界の外部への影響の低減、外部電磁界からの影響の低減等の他の設計事項を考慮してもよい。追加の設計事項の別の例では、巻付枠４０８の全体長さ４５０と、磁性構造体４０４の吊り下げシステム内の移動範囲とが、発電機４００の安定性に影響する可能性がある。１つの実験では、第１の永久磁石４１２と第３の永久磁石４１６は４５０ガウスの強さを有し、第２の永久磁石は９００ガウスの強さを有し、永久磁石４１２、４１４、４１６は２ｍｍ離されていた。所望の間隔を決定する要因に磁気Ｂ場強度が含まれる。反発磁石４６０、４６２はそれぞれ６００ガウスの強さを有していた。別の実験では、第１の永久磁石４１２と第２の永久磁石４１４と第３の永久磁石４１６は１２６００ガウスの強さを有し、永久磁石４１２、４１４、４１６は４〜５ｍｍ離されていた。反発磁石４６０、４６２はそれぞれ９９０６ガウスの強さを有していた。これにより、約１６８００ガウスの強さの大きな勾配の磁界が得られた。
【０１２９】
キャリアガイド４０９の内面４５２と磁石ハウジング４１８の外面４５４は非同類材料でできているか、又は被覆されて、巻付枠４０８と磁石ハウジング４１８の間を結合するためのポテンシャルを下げる。例えば、キャリアガイド４０９は非粘着性被膜で被覆され、磁石ハウジング４１８はＡＢＳプラスチックでできている。好例の非同類材料は、それぞれ商標Teflon（登録商標）、Lexan（登録商標）のものが商業上入手可能である。磁石ハウジング４１８は第１ねじ山付きキャップ４５６と第２ねじ山付きキャップ４５８とを更に備える。
【０１３０】
吊り下げシステム４０６は、コイル４０２に対して固定され磁性構造体４０４の移動軸４６４上の第１反発永久磁石４６０と第２反発永久磁石４６２とを備える。第１反発永久磁石４６０は、第１反発永久磁石４６０の１つの極が磁性構造体４０４内で最も近い永久磁石４１２の同じ極と対向するように配置されている。例示のように、第１反発永久磁石４６０のＳ極４６６は磁性構造体４０４の第１の永久磁石４１２のＳ極４６８と対向する。同様に、第２反発永久磁石４６２は、第２反発永久磁石４６２の１つの極が磁性構造体４０４内で最も近い永久磁石４１６の同じ極と対向するように配置されている。例示のように、第２反発永久磁石４６２のＮ極４７０は磁性構造体４０４の第３の永久磁石４１６のＮ極４７２と対向する。この配列は運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機４００の効率を増加させ、磁性構造体４０４が吊り下げシステム４０６内で停止する可能性を低減する。
【０１３１】
また、吊り下げシステム４０６は第１ばね４７４、第２ばね４７６、第３ばね４７８、及び第４ばね４８０を備える。第１ばね４７４は第１反発磁石４６０と磁性構造体４０４の第１キャップ４５６とに結合されている。第１ばね４７４は通常、負荷状態にある。第２ばね４７６は第２反発磁石４６２と磁性構造体４０４の第２キャップ４５８とに結合されている。第２ばね４７６は通常、負荷状態にある。第１、第２ばね４７４、４７６は磁性構造体４０４を軸４６４に沿った所望の移動路の中心に保持するのを助け、移動軸４６４に沿った磁性構造体４０４の移動によって伸縮された時、磁性構造体４０４に力を加える。第３ばね４７８は第１反発磁石４６０に結合され、磁性構造体４０４が第１反発磁石４６０に近づくとそれが加える押し縮める力に応答して反発力を磁性構造体４０４に加える。第４ばね４８０は第２反発磁石４６２に結合され、磁性構造体４０４が第２反発磁石４６２に近づくとそれが加える押し縮める力に応答して反発力を磁性構造体４０４に加える。図３３の説明において詳述したように、ばね４７４、４７６、４７８、４８０は、特定の用途と予期される環境において発電機４００の効率を増加させるよう調整されてもよい。この調整は実験的に行われてもよい。他の実施形態では、ばねを使用しなくても、又はより少ない数の又はより多くのばねを使用してもよい。例えば、幾つかの実施形態では、ばね４７８、４８０は省略されてよい。
【０１３２】
図３７は図３３〜図３５の実施形態で例示したバッテリー１００、２００、３００等の携帯エネルギー蓄積装置をバッテリーの運動に応答して充電する方法１５００の実施形態を例示する高位フロー図である。便宜上、方法１５００を図３３に例示したバッテリー１００を使って説明する。
【０１３３】
方法１５００は１５０２で始まり、１５０４に進む。１５０４でバッテリー１００はバッテリー１００の運動の結果としてエネルギーを受け取る。方法１５００は１５０６に進む。１５０６でバッテリー１００はこのエネルギーをバッテリー１００内のコイルに対する磁性構造体の運動に変換する。該コイルを通る磁性構造体の往復運動は交流信号を生成する。該磁性構造体は圧縮された磁界を生成するよう構成されてよい（図１５〜図２１、図３６を参照）。該コイルは電気伝導性巻線と磁気伝導性巻線とを備えてよい（図２〜図１１を参照）。方法１５００は１５０６から１５０８に進む。１５０８でバッテリー１００はコイルに対する磁性構造体の運動によって生成される前記交流信号を整流する。方法１５００は１５１０に進む。１５１０でバッテリー１００は該整流された交流信号の電気エネルギーをバッテリー１００内の第１エネルギー蓄積装置に蓄える。方法１５００は１５１０から１５１２に進む。１５１２でバッテリー１００は第１エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーのバッテリー１００内の第２エネルギー蓄積装置への移送を制御する。方法１５００は１５１２から１５１４に進み、バッテリー１００は停止する。
【０１３４】
携帯エネルギー蓄積装置を充電する方法の実施形態は、図３７に示していない他の動作を実行してもよいし、図３７に示した動作の全ては実行しなくてもよいし、図３７に示した動作を結合してもよいし、又は図３７に示した動作を異なる順序で実行してもよい。例えば、図３７に例示した方法１５００の実施形態は、第１エネルギー蓄積装置から第２エネルギー蓄積装置にエネルギーを移送する前に、状態が第２エネルギー蓄積装置を充電するのに適切か否かを調べるよう変更されてもよい。
【０１３５】
図３８は図３３〜図３５の実施形態で例示したバッテリー１００、２００、３００等の携帯エネルギー蓄積装置をバッテリーへの負荷又は充電信号に応答して動作させる方法１６００の実施形態を例示する高位フロー図である。便宜上、方法１６００を図３３に例示したバッテリー１００を使って説明する。
【０１３６】
方法１６００は１６０２で始まり、１６０４に進む。１６０４でバッテリー１００は負荷がバッテリー１００に掛けられているか判断する。これは、例えばディスクリート回路を使用することで行われてもよい。１６０４で負荷がバッテリー１００に掛けられていると判断すると、方法１６００は１６０４から１６０６に進む。１６０４で負荷がバッテリー１００に掛けられていないと判断すると、方法１６００は１６０４から１６２０に進む。
【０１３７】
１６０６でバッテリー１００はその発電機からのエネルギーを調節し、調節されたエネルギーを該負荷に提供するか否かを判断する。この判断は、例えば発電機によって生成されるエネルギーが該負荷を駆動するのに十分かを判断することで行われてもよい。負荷履歴、バッテリー１００内のエネルギー蓄積装置の充電及び放電サイクル等の他の要因もこの判断で考慮してよい。発電機から負荷へ調節されたエネルギーを供給するか否かを判断するために、ディスクリート回路及び／又は検索表を使用してもよい。１６０６で発電機からのエネルギーを調節し、調節されたエネルギーを負荷に提供することを判断すると、方法１６００は１６０６から１６０８に進む。１６０６で調節されたエネルギーを発電機から負荷に提供しないことを判断すると、方法１６００は１６０６から１６１０に進む。１６０８でバッテリー１００は調節されたエネルギーを発電機から負荷に移送する。方法１６００は１６０８から１６０４に進む。
【０１３８】
１６１０でバッテリー１００は第１エネルギー蓄積装置から負荷にエネルギーを移送するか否かを判断する。この判断は、例えば第１エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーが該負荷を駆動するのに十分かを判断することで行われてもよい。負荷履歴、バッテリー１００内のエネルギー蓄積装置の充電及び放電サイクル等の他の要因もこの判断で考慮してよい。第１エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給するか否かを判断するために、ディスクリート回路及び／又は検索表を使用してもよい。１６１０で第１エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給することを判断すると、方法１６００は１６１０から１６１２に進む。１６１０で第１エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給しないことを判断すると、方法１６００は１６１０から１６１４に進む。１６１２でバッテリー１００は第１エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給する。方法１６００は１６１２から１６０４に進む。
【０１３９】
１６１４でバッテリー１００は第２エネルギー蓄積装置から負荷にエネルギーを移送するか否かを判断する。この判断は、例えば第２エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーが該負荷を駆動するのに十分かを判断することで行われてもよい。負荷履歴、バッテリー１００内のエネルギー蓄積装置の充電及び放電サイクル等の他の要因もこの判断で考慮してよい。第２エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給するか否かを判断するために、ディスクリート回路及び／又は検索表を使用してもよい。１６１０で第２エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給することを判断すると、方法１６００は１６１４から１６１６に進む。１６１４で第２エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給しないことを判断すると、方法１６００は１６１４から１６１８に進む。１６１６でバッテリー１００は第２エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギーを負荷に供給する。方法１６００は１６１６から１６０４に進む。
【０１４０】
１６１８で負荷状態に関してエラー処理及び／又は安全処理を実行する。例えば、バッテリー１００は、バッテリー１００がその発電機又は外部エネルギー源によって再充電されるまでバッテリー１００からエネルギーを移送することを禁止してもよい。方法１６００は１６１８から１６０４に進む。
【０１４１】
１６２０でバッテリー１００は、充電信号がバッテリー１００に提供されているかを判断する。この判断は、例えばディスクリート回路を使用することで行われてもよい。１６２０で充電信号がバッテリー１００に提供されていると判断すると、方法１６００は１６２０から１６２２に進む。１６２０で充電信号がバッテリー１００に提供されていないと判断すると、方法１６００は１６２０から１６０４に進む。
【０１４２】
１６２２でバッテリー１００は第１エネルギー蓄積装置を充電するか否かを判断する。この判断は、充電信号の特性、エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギー、バッテリー１００内のエネルギー蓄積装置の充電及び放電サイクル等の要因に基づいて行われてもよい。充電信号中のエネルギーを使用して第１エネルギー蓄積装置を充電するか否かを判断するために、ディスクリート回路及び／又は検索表を使用してもよい。１６２２で第１エネルギー蓄積装置を充電することを判断すると、方法１６００は１６２２から１６２４に進む。１６２２で第１エネルギー蓄積装置を充電しないことを判断すると、方法１６００は１６２２から１６２６に進む。１６２４でバッテリー１００は受信する充電信号のエネルギーを使用して第１エネルギー蓄積装置を充電する。方法１６００は１６２４から１６０４に進む。
【０１４３】
１６２６でバッテリー１００は第２エネルギー蓄積装置を充電するか否かを判断する。この判断は、充電信号の特性、エネルギー蓄積装置に蓄えられたエネルギー、バッテリー１００内のエネルギー蓄積装置の充電及び放電サイクル等の要因に基づいて行われてもよい。充電信号中のエネルギーを使用して第２エネルギー蓄積装置を充電するか否かを判断するために、ディスクリート回路及び／又は検索表を使用してもよい。１６２６で第２エネルギー蓄積装置を充電することを判断すると、方法１６００は１６２６から１６２８に進む。１６２６で第２エネルギー蓄積装置を充電しないことを判断すると、方法１６００は１６２６から１６３０に進む。１６２８でバッテリー１００は受信する充電信号のエネルギーを使用して第２エネルギー蓄積装置を充電する。方法１６００は１６２８から１６０４に進む。
【０１４４】
１６３０でエラー処理を実行する。例えば、バッテリー１００は、エネルギー蓄積装置の充電を一時的に禁止してもよい。方法１６００は１６３０から１６０４に進む。
【０１４５】
携帯エネルギー蓄積装置を動作させる方法の実施形態は、図３８に示していない他の動作を実行してもよいし、図３８に示した動作の全ては実行しなくてもよいし、図３８に示した動作を結合してもよいし、又は図３８に示した動作を異なる順序で実行してもよい。例えば、図３８に例示した方法１６００の実施形態は、1つ以上のエネルギー蓄積装置から負荷にエネルギーを提供するよう変更されてもよい。図３８に例示した方法１６００の別の実施形態は、1つのエネルギー蓄積装置を充電し、同時に負荷にエネルギーを提供するよう変更されてもよい。
【０１４６】
別の用途例では、バイメタルコイル、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体、及び／又は他の本開示の特徴を、流体波、例えば水又は海水の波を電気エネルギーに変換するために使用でき有利になる。これは潜在的に環境に優しい、再生可能なエネルギー源である。例えば米国特許第６，８６４，５９２号に開示された装置等の海の波の運動を電気エネルギーに変換するための装置（浮遊体及びリニア発電機への連結部の慣性質量を最小にした1つ以上の浮遊駆動リニア発電機を備える）を本開示に従って変更してもよい。発電機の可動部は、浮遊体自身及び連結部の重量と一緒に浮遊体に作用するその重量が、浮遊体の全浮力の半分にほぼ等しくなるようにサイズが決められる。波がない状態において、該浮遊体は半分が水につかっている。波の存在により、波の上昇の間、浮遊体によって排水された水の重量のほぼ半分に等しい上方推力が発電機に加えられる。波の下降の間、この組立体の総重量に等しい重力による下方推力が発電機に加えられる。従って、波の通過時、該リニア発電機はほぼ一貫した上方及び下方推力を経験し、これら両方の相における一貫した電力生成が実現される。上記米国特許の装置は、効率を向上させるためにバイメタルコイル、及び／又は圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体を組み込むよう変更することができ有利になる。
【０１４７】
海の波の電気エネルギーへの変換を開示する別の特許は、米国特許第６，７９１，２０５号である。この特許を本明細書に援用する。この特許は海洋ブイの下面に固定され海洋うねりから電力を生成する往復運動発電機を開示している。発電機コイルは海洋水面より低い安定な位置を維持し、磁界ハウジングは海洋水面のうねり及び波との相互作用に応答して該ブイの垂直運動と伴に往復運動する。該発電機コイルに取り付けられた制動板は発電機コイルの運動を妨げて、磁界ハウジングの運動に対して発電機コイルを安定な位置に保つ。磁界ハウジングは磁界を発電機コイルを通るよう集中させ、磁界ハウジングと発電機コイルの間の相対的な運動は該発電機コイルに起電力を発生させる。別の例では、効率を向上させるために上記米国特許の装置を本開示に従って変更してもよく有利になる。
【０１４８】
幾つかの実施形態では、図３９に示すように、発電機２００を貨物コンテナ３５０内で使用してもよい。貨物コンテナの安全保護は関心事となってきている。電力が利用可能であれば、爆発物のガンマ線検出、人の赤外線検出、又は他の監視を行うことができる。発電機２００又は３００を貨物コンテナ３５０内又は上に支持することで、波の作用による船３６０の運動からリニア発電機によりエネルギーが生成される。このエネルギーを様々な監視又は検出システムに電力を供給するのに使用できる。発電機２００又は３００は、例えば横揺れ又は上下運動を捉えるよう構成できる。
【０１４９】
別の例では、図４０は上記種類の複数の電力発電機４０２を備え、水波を電気エネルギーに変換する電力設備４００の一例を示す。電力設備４００は発電機４０２に結合されたパドル又は連結器４１２を備える。１つの実施形態では、発電機４０２は上述したリニア発電機に類似し、パドル４１２は発電機２００の底２１４、又は発電機３００の底３３８に結合される。発電機４０２は水波によって動き、発電機４０２のコイル又は磁石が波に応答して動くように構成されている。幾つかの実施形態では、連結器を使用せず、発電機４０２は水に浮く。
【０１５０】
電力設備４００は電力発電機４０２の巻線又はコイルに結合された１つ以上の整流回路４０４を更に備える。整流回路４０４は電力発電機４０２の巻線又はコイルに発生したＡＣ電流をＤＣ電流に変換する。電力発電機の巻線又はコイルはバイメタルコイルであってもよい。
【０１５１】
図４０の実施形態では、電力設備４００は整流回路４０４に結合され巻線又はコイルによって生成された電力を蓄積するための電力蓄積装置４０６を更に備える。電力蓄積装置４０６は１つ以上のバッテリー、コンデンサー、バッテリーとコンデンサーの組合せ、又は他の種類の電力蓄積装置であっても、又は備えてもよい。この電力蓄積装置は適当な電流と電圧をバッテリー、コンデンサー、又は他のエネルギー蓄積装置に提供する充電調節器を備える。
【０１５２】
図４０の実施形態では、電力設備４００は電力蓄積装置４０６に結合され、交流を電気分配システム又は送電線網に供給するよう構成されたインバータ４０８を更に備える。本実施形態では、このインバータは変換器４１０を介して送電線網に結合されている。水波を電力（ＡＣ又はＤＣ）に変換する１つ以上の電力発電機を備える他の実施形態が可能である。
【０１５３】
他の用途、例えば生物運動システム、寄生電力取込自己動力装置（例えば自己動力安全保護装置及び自己動力情報収集装置）が可能である。例えば、１つの実施形態では、上述した電力発電機は歩行から電力を生成するために靴に設けられる。その電力を様々な電子装置に供給することができる。
【０１５４】
靴装着型装置は、例えば、靴の踵に装着され、踵が地面を叩くたびに、その衝撃でコイルが磁石に対して動く上述の電力発電機を備える。靴装着型装置は、電力発電機のコイルに結合された整流回路（例えば全波整流器）と、この整流回路の出力に結合されたコンデンサー、バッテリー等の電力蓄積装置とを更に備える。電圧調整器を適当な電流と電圧を電力蓄積装置に提供するために備えてもよい。
【０１５５】
例えば、図４１は図２２〜図３２に関して上述した種類の電力発電機５０２を備える生物運動装置５００の一例を示す。電力発電機５０２は靴の踵又は体の他のどこかに装着され、歩行により磁石が電力発電機５０２のコイルに対して動く。
【０１５６】
装置５００は、電力発電機５０２の巻線又はコイルに結合された整流回路５０４を更に備える。整流回路５０４は電力発電機５０２の巻線又はコイルに発生したＡＣ電流をＤＣ電流に変換する。
【０１５７】
図４１の実施形態では、装置５００は整流回路５０４に結合され、巻線又はコイルによって生成された電力を蓄積するための電力蓄積装置５０６を更に備える。電力蓄積装置５０６は１つ以上のバッテリー、コンデンサー、バッテリーとコンデンサーの組合せ、又は他の種類の電力蓄積装置であっても、又は備えてもよい。
【０１５８】
図４１の実施形態では、装置５００は電力蓄積装置５０６に結合され、人が携帯する電子装置に安定な出力電圧を提供するよう構成された電圧調整器５０８を更に備える。他の実施形態が可能である。
【０１５９】
図４２は、得られるエネルギーの電気エネルギーへの変換を容易にするためにジンバルを備えるシステム１００の実施形態を例示する。システム１００は発電機１０２、例えば図２２〜図３２に例示した発電機の１つ以上を備え、発電機１０２は所望の姿勢にするのを容易にする支持構造体１０４によって支持されている。幾つかの実施形態では、支持構造体１０４はジャイロスコープ技術を使用してもよい。
【０１６０】
図４３は、支持構造体１０８に結合された複数の発電機１０２、１０４、１０６を備えるシステム１００を例示する。第１の発電機１０２は支持構造体１０８に結合され、Ｘ軸１１０に沿って方向付けされている。第２の発電機１０４は支持構造体１０８に結合され、Ｙ軸１１２に沿って方向付けされている。第３の発電機１０６は支持構造体１０８に結合されＺ軸１１４に沿って方向付けされている。
【０１６１】
図４４は、バッテリー１０２の実施形態、例えば図３３〜図３５に例示したバッテリー実施形態の１つと、発電機１０４の実施形態、例えば図２２〜図３２に例示した発電機の１つと、太陽光コレクター１０６と、アンテナシステム１１０と整流器１１２とを有する無線周波数エネルギーコレクター１０８とを備える衣服１００を例示する。衣服１００は様々な構成要素を結合するバスシステム１１４と、バスシステム１００をバッテリー１０２に結合する結合器１１６とを更に備える。結合器１１６は発電機１０４、太陽光コレクター１０６、及び／又は無線周波数エネルギーコレクター１０８から受け取った電気エネルギーを調整又は加えるよう構成されるか、又はバッテリー１０２への接続１１８を衣服１００の発電機１０４等の他の構成要素の１つ以上に接続するために切替えるよう構成されてもよい。また、結合器１１６は外部負荷及び／又はエネルギー源への接続を可能にするよう構成されてもよい。例示のように、衣服１００はシャツであるが、他の実施形態は他の衣服を備えてもよい。バッテリー１０２、発電機１０４、太陽光コレクター１０６、無線周波数エネルギーコレクター１０８、バスシステム１１４、結合器１１６、及び接続１１８は該衣服に一体化されるか、又は取り外し可能に結合されるか、又はそれらの組合わせであってもよい。例えば、アンテナシステム１１０とバスシステム１１４が該シャツの布地に一体化され、バッテリー１０２は該シャツに結合可能であってもよい。別の例では、ボタン１２２が太陽光コレクター１０６を備えてもよい。幾つかの実施形態は上記構成要素の全ては備えなくてもよい。例えば、１つの実施形態はバッテリー１０２とアンテナシステム１１０とを備えてもよい。幾つかの実施形態では、バッテリー１０２内の制御モジュール（図３４の制御モジュール２０８を参照）は、バスシステム１１４を介してバッテリー１０２が受け取ったエネルギーのバッテリーでの蓄積を制御してもよい。
【０１６２】
図４５はシステム１００の実施形態の側断面図である。システム１００は、圧縮された磁界を生成するよう構成された磁性構造体１０４を備える回転子１０２と、電気伝導性要素１１０と磁気伝導性要素１１２とからなる１つ以上のバイメタルコイル１０８を備える固定子１０６とを備える。図４６は図４５の回転子１０２の線４６‐４６に沿った平面断面図である。磁性構造体１０４は圧縮された磁界を生成するよう同じ極が互いに対向して隔てて保持された複数の磁石１１４を備える。
【０１６３】
コイル、磁性構造体、装置、発電機／モーター、バッテリー、制御モジュール、エネルギー蓄積装置、及びエネルギーを生成し蓄積する方法の特定の実施形態及び例を例示の目的のために説明したが、当業者によって理解されるであろうように本開示の思想と範囲から逸脱することなく様々な変更が可能である。上述した様々な実施形態を組合わせて別の実施形態とすることができる。
【０１６４】
上記詳細な説明を考慮すると本発明の様々な変更が可能である。添付の請求項において、使用される用語は本発明を本明細書及び請求項に開示された特定の実施形態に限定すると理解されるべきでない。従って、本発明は本開示によって限定されないが、その範囲は添付の請求項によって完全に決定されるであろう。
【符号の説明】
【０１６５】
１００  バッテリー
１０２  ケース
１０４  発電機
１０６  第１エネルギー蓄積装置
１０８  制御モジュール
１１０  第２エネルギー蓄積装置
１１２、１１４  接触端子
１２１  電気伝導性巻線
１２２  コイル
１２３  磁気伝導性巻線
１２４  磁性構造体
１３０、１３８  ばね
１３４、１４２  反発磁石
【図１】
2010514387.tif 000004
【図２】
2010514387.tif 000005
【図３】
2010514387.tif 000006
【図４】
2010514387.tif 000007
【図５】
2010514387.tif 000008
【図６】
2010514387.tif 000009
【図７】
2010514387.tif 000010
【図８】
2010514387.tif 000011
【図９】
2010514387.tif 000012
【図１０】
2010514387.tif 000013
【図１１】
2010514387.tif 000014
【図１２】
2010514387.tif 000015
【図１３Ａ】
2010514387.tif 000016
【図１３Ｂ】
2010514387.tif 000017
【図１４Ａ】
2010514387.tif 000018
【図１４Ｂ】
2010514387.tif 000019
【図１５Ａ】
2010514387.tif 000020
【図１５Ｂ】
2010514387.tif 000021
【図１６】
2010514387.tif 000022
【図１７】
2010514387.tif 000023
【図１８】
2010514387.tif 000024
【図１９】
2010514387.tif 000025
【図２０】
2010514387.tif 000026
【図２１】
2010514387.tif 000027
【図２２】
2010514387.tif 000028
【図２３】
2010514387.tif 000029
【図２４】
2010514387.tif 000030
【図２５】
2010514387.tif 000031
【図２６】
2010514387.tif 000032
【図２７】
2010514387.tif 000033
【図２８】
2010514387.tif 000034
【図２９】
2010514387.tif 000035
【図３０】
2010514387.tif 000036
【図３１】
2010514387.tif 000037
【図３２】
2010514387.tif 000038
【図３３】
2010514387.tif 000039
【図３４】
2010514387.tif 000040
【図３５】
2010514387.tif 000041
【図３６】
2010514387.tif 000042
【図３７】
2010514387.tif 000043
【図３８】
2010514387.tif 000044
【図３９】
2010514387.tif 000045
【図４０】
2010514387.tif 000046
【図４１】
2010514387.tif 000047
【図４２】
2010514387.tif 000048
【図４３】
2010514387.tif 000049
【図４４】
2010514387.tif 000050
【図４５】
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【図４６】
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【国際調査報告】
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2010514387.tif 000054
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