末的填充物。因为电流必 须在粉末的颗粒之间穿行，所以疏松填充物减少电力的流动。将其他粉末状的材料和/或 油或电解质混合允许调节导电率。
[0117] 流经磁铁矿粉末的电流产生与磁铁矿的磁化耦合的磁场且还引起磁铁矿粉末颗 粒的移动。磁铁矿颗粒的移动还改变导电率。流经粉末的电流与粉末的磁化的相互作用增 强了可调元件的电感。将其他粉末状的材料与磁铁矿混合还改变了流经可调元件的电流与 磁铁矿的磁化之间的耦合，由此，改变了电感。
[0118] 并非形成粉末状材料的所有颗粒都必须是电连接的。例如，随着粉末的正确压缩， 大部分粉末状材料被连接至电极910、915中的一个或另一个，但不是电连接到两个电极 910、915。电连接到一个电极的粉末可以接近被连接至另一电极的粉末，从而使得电容器形 成在粉末内。粉末和粉末组合的压缩允许改变可调元件的电容。
[0119] 由此，可调元件具有包括可以通过改变粉末组合的压缩来调节电感、电容和电阻 的特性。这允许调节可调元件以调节可调元件的电容、电阻和电感以校正负载的功率因数。
[0120] 另外，当被压缩时的磁铁矿的特性是基于流经磁铁矿材料的电流和磁铁矿材料两 端的电压的历史过程的。例如，流经磁铁矿的电流产生磁场。磁场磁化磁铁矿粉末，使得颗 粒拧在一起。这种将粉末颗粒拧在一起减小了磁铁矿粉末的电阻率。减小的电阻率导致更 多的电流流过以及更多的磁化，这将粉末中的颗粒更多地拧在一起，再次减小电阻率。由 此，在正确的条件下，磁铁矿粉末可以具有非线性特性。取决于粉末的组合，当去除电流时， 粉末可以放松至其初始状态，或者保持减小的电阻状态。
[0121] 以类似的方式，当磁铁矿粉末为高电阻状态时，在磁铁矿粉末两端放置高电压可 以减小电阻。在高电阻状态下，磁铁矿的颗粒没有在电极之间被电良好地连接。由此，一个 或另一个电极附近的颗粒将达到与其相应电极的电压接近的电压。带有相反极性的粉末的 颗粒将吸引，从而压缩一些量的颗粒粉末。压缩量的颗粒粉末将具有更大的导电率。由此， 当大电压被放置在粉末两端时，颗粒粉末可以快速成为导电的。取决于粉末的成分，当去除 电压时，粉末可以放松至初始状态，或者保持减小的电阻状态。
[0122] 可调元件的特性、电感、电容和电阻形成电感器-电容器-电阻器（LCR)滤波器。 图13示出具有等效电感L、等效电阻R和等效电容C的可调元件的等效电路。等效电路形 成具有以下谐振频率的带通滤波器
[0126] 因此，可调元件可以被配置为使得带宽大约为&/Q在谐波频率f。周围的特定频带 通过，且抑制其他频率。如上所讨论的，通过压缩可调元件中的粉末材料或者将磁场应用至 可调元件都可以调节可调元件的电感、电容和电阻。然而，电感、电容和电阻值不是独立的。 例如，调节电阻，也可能调节电容和电感。如果压缩和磁场都被施加到可调元件中的粉末， 则可以稍微独立地调节等效电感L、等效电阻R和等效电容C的值。还可以通过改变可调元 件的压缩和磁场来调节可调元件的谐振频率和Q。由此，可调元件形成可调滤波器，可以根 据需要来调节其频率和Q。在处理非线性负载的功率因数校正时这是特别有用的。如以上 所讨论的，非线性负载产生电力线频率的谐波。被反射回输电网的电力线频率的谐波是被 浪费的电力。电力线频率的谐波可以是电力线频率的奇数或偶数倍。检测并抑制这些谐波 提高了功率因数。通过过滤引起EMI的尖峰和谐波，功率因数调节器还减小EMI。
[0127] 图14示出通过过滤由连接到电力线1412的负载1410产生的谐波，使用可调元件 1405来改善功率因数的系统1400。可调元件1405被配置为具有与电力线频率相同的谐振 频率。如果由谐波检测器1415检测到谐波，则谐波检测器1415经由电线1420来发送信号 以调节可调元件的Q来抑制谐波。
[0128] 如果存在由例如与可调元件1405串联的额外电容器或电感器引起的明显的额外 电感，则可调元件滤波器的谐振频率将改变。负载可以具有明显的电感或电容。例如，电感 电动机具有相当大的电感。另外，感应电动机的电感随着电动机的旋转速度和负载改变。 由此，可调元件过滤器的谐振频率f。和Q必须被连续地调节以考虑进感应电动机的电感变 化。如果可调元件是任何功率因数调节单元（例如，功率因数调节单元405)的一部分，则 功率因数调节单元内的固定电容器可以与可调元件并行地切换。由此，改变可调元件过滤 器的谐振频率&和Q。因此，不受被添加至电路的额外电感或电容的影响，连续地调节可调 过滤器的谐振频率和Q以维持正确的谐振频率。
[0129] 如上所讨论的，粉末的特性可以取决于流经可调元件的电流和可调元件两端的电 压的历史过程。由此，可调元件的电容、电阻和电感可以被配置为根据在电力线上发生的电 压或电流的特定组合来改变。例如，根据在电力线上发生的过电压或电力线上的尖峰，可调 元件可以被配置为改变谐振频率&和Q。
[0130] 在被合适地调节的可调元件（例如，可调元件900、1000、1100、1200)中粉末材料 (包括由树脂包围的粉末或者液体的粉末）的非线性特性使得可调元件适合作为过电压 吸收器和能量尖峰去除器。通过调节可调元件中粉末材料的成分、可调元件中粉末材料的 压缩以及穿过上述可调元件的任何磁场，可以改变可调元件变为突然导电时刻的电压或电 流。如果，例如RMS线路电压为110V，则峰值电压将是156V。被合适地调节的可调元件可 以在170V处变为突然导电。在这种情况下，在线路电压上高于170V的任何尖峰将使得可 调元件变为突然导电，并且能量将在可调元件中被损耗而不是在被放置在可调元件之后的 任何负载设备中损耗。
[0131] 图15示出使用可调元件作为过电压吸收器的系统1500。过电压吸收器1505被放 置在输电网与负载1510之家的电力线1512两端。电力线1512上的尖峰1520使得可调元 件1505中的粉末材料变得导电，从而耗散可调元件而不是负载1510中尖峰的能量。
[0132] 在一些实施例中，可调元件1505被配置作为可复位的过电压吸收器。可调元件 1505被配置为当电力线1512上的浪涌发生时，增大可调元件1505中粉末材料的导电率。 在浪涌之后，可调元件保持增大的导电率状态。当例如电力线1512上的电力减小至零达一 段时间时、或者当例如通过靠近永久磁铁而使外部磁场穿透可调元件或者通过去除永久磁 铁来从可调元件去除外部磁场时，可调元件1505被配置为返回至初始导电率。
[0133] 可调元件中磁铁矿粉末的磁特性允许将可调元件用作变压器的磁芯的一部分。图 16示出包含可调元件1610的变压器1605。可调元件1610形成变压器的磁芯的一部分，其 中由磁元件1615来完成磁芯的磁电路。一次绕组1620和二次绕组1625被缠绕在变压器 1605的磁芯周围。如上所讨论的，当压缩、磁场、电压或电流被施加至可调元件时，可调元件 的磁特性改变。由此，可调元件可以被用于改变变压器1605的磁芯的磁导率，因此，改变变 压器的一次绕组1620与二次绕组1625之间的耦合。在一些实施例中，如图16所示，一次 绕组1620和二次绕组1625被缠绕在可调元件1610周围。在其他实施例中，一次绕组1620 和/或二次线圈1625被缠绕在磁元件1615周围。在一些其他实施例中，可调元件1610被 连接至电力线1630 (其被连接至一次绕组）两端，如图16所示。由此，可调元件1610可以 被配置为如上关于浪涌抑制所讨论的吸收电力线1630上的尖峰，和/或改变变压器磁芯的 磁特性以减小传输至二次绕组1625的电量。可替代地，可调元件1610可以被连接至二次绕 组1625和输出电力线1635两端，以便检测二次绕组1625上的尖峰。由此，可调元件1610 可以被配置为吸收电力线1635上的尖峰和/或改变变压器磁芯的磁特性，以减少传输给二 级绕组1625的电量。
[0134] 在一些实施例中，可调元件1610被配置作为可复位的过电压吸收器。可调元件 1610被配置为当电力线1630上的浪涌发生时，减小磁芯变压器1605的磁导率。当例如电 力线1630上的电力减小至零一段时间时、或者当例如靠近永久磁铁来穿透外部磁场或者 通过去除永久磁铁来从可调元件去除外部磁场时，可调元件1610被配置为返回至初始磁 电感。
[0135] 可调元件中磁铁矿粉末的磁特性允许将可调元件用作电动机的磁芯的一部分。图 17示出包含可调元件1710的电动机1705的横截面。电动机包括定子1715和转子1720。 转子在轴1725上旋转且包括带有电线圈1731的磁芯1730。定子包括具有磁元件1735和 1736的磁芯、可调元件1710、以及缠绕在磁元件1736周围的定子线圈1740。可调元件1710 形成磁芯的一部分，其中由磁元件1735、1736和磁芯1730来完成磁芯的磁电路。如上所讨 论的，当压缩、磁场、电压或电流被施加至可调元件时，可调元件的磁特性改变。由此，可调 元件可以被用于改变电动机1705的磁芯的磁导率，因此，改变定子1715与转子1720之间 的耦合。在一些实施例中，如图17所示，定子1715的一部分由可调元件1710形成。在其 他实施例中，转子芯1730的一部分由可调元件1710形成。在其他实施例中，可调元件1710 被连接在定子线圈1740的供应源（supply)的两端。由此，可调元件1710可以被配置为吸 收定子线圈1740上的尖峰或者补偿电动机1705的功率因数。
[0136] 磁铁矿粉末的磁特性允许可调元件被用作可变电容器。如上所述，通过改变施加 到磁铁矿粉末的磁铁矿粉末或磁场的压缩量，可以改变可调元件的电气特性。在改变的电 气特性中，有一个可调元件的总电容的改变。由此，如上所述的可调元件可以被实现为可变 电容器。
[0137] 可调元件也可以与电容器组合使用，以允许电容器起类似电池的作用以限制从带 电电容器放出的电荷量。图18A示出根据示例性实施例使用可调元件以及电容器的电路 图。如图18A所示，第一可调元件1810和第二可调元件1820被连接至电容器1820。第一 可调元件1810被连接至电容器1820的第一端子且第二可调元件1820被连接至电容器的 第二端子。电容器1820还被连接到输入（未示出），例如电源。当将电位差施加到电容器 1820时，能量被存储在电容器的电场中。存储在电容器中的能量可以被释放，但释放几乎是 瞬间的。通过将可调元件1810、1812连接至电容器，可以减缓能量释放，并且负载1805可 以接收来自电容器1820的能量。可调元件1810U812可以具有几乎无限可调的阻抗。通 过调节可调元件1810、1812的阻抗，可以控制提供给负载1805的能量的多少。
[0138] 如图18B所示，示出具有单个可调元件1810的可替代实施例。在使用这个系统执 行的试验中，可调系统1810包括磁铁矿和石墨。在试验中，磁铁矿范围为12克至300克， 并且石墨范围为从磁铁矿的大约1%至大约15%，尽管碳负载可以是1%、3%、5%、12%、 20%、25%、50%或任何其他百分比，虽然更高的碳负载可能需要较少的压缩，并且电力能 力将是更低的。在试验中，压实压力也是变化的。该配置的试验示出了可调元件1810的低 通过滤性质。
[0139] 图18C示出在图18B中示出的系统中使用的示例性可调元件1810。可调元件1810 被构造为带有盖的外壳和在每端处的端子。在一个示例性配置中，在施加2000欧姆的DC 电偏压处理之前，在带有初始电阻的增强的机械压实压力下，可调元件1810具有300克的 磁铁矿和3克的石墨。当在可调元件1810两端受到100.0 DC伏特的电偏压时，电阻开始减 小，并且在几分钟之后降为32欧姆。当它被放置在图18B所示的电路中时，电阻进一步减 小，并且呈现额外53瓦特的电力损耗，其等于大约15欧姆的107伏特AC线电压的等效电 阻。如下数据示出这个可调元件对功率因数和谐波失真的影响。这个数据还示出在适度负 载下对于1/3马力电动机在AC线两端使用80微法拉运行电容器的效果。
[0140]
[0142] 如上表所示，改善了功率因数且减小了谐波失真，并且可调元件类似于低通滤波 器。
[0143] 可以使用多于一个的可调元件。参照图18D，系统被示为在AC线的正/热或负/ 中性管脚上具有并联的两个可调元件1810。图18E示出并联的三个可调元件1810。对于 图18D和图18E中的两个配置，在每个装置中使用12克至50克的磁铁矿和高达大约15% 的石墨来进行试验。这些试验示出增大的热管理、增大的功率因数以及减小的谐波失真。
[0144] 图18F示出在可调元件1810周围且与可调元件1810并联的感应线圈1825。在一 个示例性配置中，可调元件1810具有25克的磁铁矿和1% -3%的碳。感应线圈1825是缠 绕在可调元件1810周围的感应器电线，其中线圈1825被连接至如图所示的电路。在这个 配置中，试验示出减少的热量产生。小的修整电阻器被添加至线圈线路以提供线圈与磁铁 矿部分之间的有效电阻平衡。修整电阻器大小为从0. 25欧姆一直到I. 0欧姆，但是取决于 期望配置、电动机大小和AC电路设计，其范围可以为从0. 01欧姆到2. 0欧姆。
[0145] 在图18G中示出修整电阻器1830。使用修整电阻器1830、以及25克磁铁矿、1 % 碳添加、以及包围大约2. 5英寸的14计量单位铜线的线圈来进行试验。
[0146]
[0147] 添加修整电阻器迫使更多的电流流过可调元件管脚，导致功率因数的增大以及谐 波失真的减小。此外，添加带有线圈和修整电阻器的第二可调元件可以被用于进一步减小 谐波失真且增大功率因数，如图18H所示。
[0148] 图19示出根据示例性实施例的可调元件1900。可调元件1900可以被用作图18 所示的可调元件1810或1812并且可以被配置为与电容器操作。可调元件1900包括容器 1905。容器1905可以由任何非导电材料（例如，尼龙、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙 烯、氧化铝、玻璃、树脂、玻璃纤维树脂、酚醛树脂、或与本公开的实施例兼容的任何其他绝 缘材料）制成。容器1905具有在其每端处放置的电极1910、1915。在一些实施例中，两个 电极1910U915都是固定的。在其他实施例中，电极中的一个是固定的，并且另一个电极是 可移动的。在另其他实施例中，电极1910U915都是可移动的。在一些实施例中，如图19所 示，电极中的一个（例如，电极1910)在容器1905的内部与电极1910之间具有弹簧1945。 弹簧1945在电极1910的背上提供压力，将电极1910推向电极1915。弹簧1945使得对电 极1910与1915之间的材料1940压缩的调节更可靠。
[0149] 电极1910U915可以由铜、金、银、钯、铂、钌、镍、铁、铝、钨、钛、钛亚硝酸盐、钽、氮 化钽、铬、铅、