用于从机械能收集电力的装置的制作方法

专利名称：用于从机械能收集电力的装置的制作方法
用于从机械能收集电力的装置
美国联邦政府资助研究的声明
本发明在国家海洋与大气管理局获得的美国合同号WC133R10CN0220下的政府支持而做出。政府享有本发明的某些权利。
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年4月27 日提交的名为“Mechanical Energy Harvester Method and Device(机械能收集方法与设备)”的美国临时申请号No. 61/328，396的优先权，该专利申请通过引用整体结合于此。这个申请还要求2011年I月28日提交的、名为“Apparatus for Harvesting Electrical Power from Mechanical Energy (用于从机械能收集电力的装置)”的美国申请号No. 13/016, 895的优先权的权益。这个申请还要求2011年I月28日提交的、名为 “Wave Energy Harvester with Improved Performance (具有改进的性能的波动能量收集器)”的美国申请号No. 13/016，828的优先权的权益。
背景技术：
广泛采用上业可获得且对于环境良好的可再生能源毋庸置疑地成为当今全球的重大挑战之一。这样的技术可助力经济增长并有益于全球环境忍受能力、还减少了在未来数十年内我们对于可耗尽的矿物燃料的依赖。海洋能和其他可再生能源具有极高潜力，但依然是能完成这些目标的清洁能源的欠加利用的资源。
能源信息管理局估计，全球电力消耗将在2006到2030之间从18增长至32万亿 kWh,反映了 2. 4%的年度增长率。煤电被预见为带来42%的这个全球增长、接着是可再生能源24%和天然气23%，其余的是核电。美国电力消耗将以较为缓慢的速率增加，在这个时间按 段从4.1攀升至5. 2万亿kWh。煤电被预见为带来39%的这个国内增长，接着是可再生能源32%、和天然气18%。来自可再生能源的大部分贡献预计是来自新的水电而非较少环境损害的可再生能源。
新的具有成本效益比的、高能效且环境友好的发电技术的标识与发展将导致对于美国和全球人口的经济、健康和安全的益处。由于清洁能源发电一般基于本地资源，通过给本地燃料企业创建工作机会和获得廉价能源，这些技术可帮助促进沿海区的本地经济。
清洁能源领域中的市场份额增长的较高比例可以是使得资本效率、成本效益、和资源可获得性在接下来二十年快速规模化的能源资源。收集海洋能的常规方法，例如，均不符合所有这三个标准——它们太过于资本密集、不具有竞争力的能量成本、且要求非常特定的海洋环境，这限制了潜在地点的数量以及因此的影响规模。如此，当谈到影响潜力 (impact potential)时,常规的海洋能系统并不被认为是与风能、太阳能光伏、和地热属于同一类别的。
来自常规设备的电力成本被估算为煤电的3-5倍。在不极大偏离迄今为止的常规方法的情况下，似乎可能的是海洋能永不可成为全球能量混合的重要部分。发明内容
描述了装置的实施例。在一个实施例中，该装置是用于从机械能收集电力的装置。 该能量收集装置包括磁通路径。该磁通路径包括具有应变于磁性材料上的应力的磁性质的磁性材料；邻近该磁性材料的第一导磁材料；该磁通路径中的磁铁,其中该磁铁的磁通势引起磁通量；和组件，被设置为将由外部源引起的负载中的变化转移至该磁性材料。
描述了该装置的另一个实施例。在一个实施例中，该装置是用于从机械能收集电力的装置。该装置包括一个基本封闭的磁通路径。该磁通路径包括具有磁性质的磁性材料，其中该磁性应变于应力；导磁材料；和磁通路径中的永磁体。该装置还包括被设置为将由外部源引起的负载中的变化转移至该磁性材料的组件、和至少一个其他组件，被用于在该磁性材料上施加预应力。还描述了该装置的其他实施例。
还描述了一种方法的实施例。在一个实施例中，该方法是用于从机械能收集电力的方法。该方法包括用被设置为将由外部源引起的负载中的变化转移至磁性材料的组件改变该磁性材料的磁性质，其中该磁性质应变于该磁性材料上的应力；由于在没有空气隙的基本封闭的磁通路径中的至少一个永磁体施加的磁通势引起改变磁通量；并响应于该磁性材料中磁通量的变化，在相对于磁通路径设置的导电线圈中感应出电压。
本发明的诸实施例的其他方面和优 点将在结合作为本发明原理的示例示出的附图考虑以下详细描述中变得显而易见。


图1示出磁致伸缩的铁-铝合金材料的电源密度应变于施加在该材料上的负载和施加与释放该机械负载的频率的关系的一个实施例的图示。
图2示出能量收集装置的一个实施例的示意图。
图3示出在负载施加设备中的磁性材料的磁通路径的一个实施例的计算机建模的示意图。
图4示出在负载施加设备中的磁性材料的磁通路径的一个实施例的计算机建模的示意图。
图5示出图3的磁通路径的磁通密度大小的图示。
图6示出图4的磁通路径的磁通密度大小的图示。
图7示出能量收集装置的一个实施例的示意图。
图8示出能量收集装置的一个实施例的示意图。
图9示出能量收集装置的一个实施例的示意图。
图10示出用于从机械能收集电力的一个实施例的流程图。
贯穿该描述，类似的附图标记被用于标识类似要素。
具体实施方式
容易理解的是，在这里一般地描述和在附图中示出的诸实施例的组件可按照多种不同的配置来设置和设计。因此，如在诸附图中所表示的以下对各种实施例的更具体描述无意限制本公开的范围，而只是代表各种实施例。尽管在附图中呈现了诸实施例的各个方面，但除非特别指出否则这些附图不一定是按比例绘制的。
本发明也可以其他具体形式体现而不背离其精神实质或基本特性。所描述的诸实施例在各方面将仅被视为说明性的而不是限制性的。本发明的范围因此由所附的权利要求而不是由该具体描述来指示。落入权利要求的等价物的含义和范围的所有改变都包含在权利要求的范围内。
贯穿本说明书对特征、优点、或类似语言的参引并不意味着可用本发明实现的所有特征和优点应该或者是在本发明的任何单个实施例中。提到该些特征和优点的语言应被理解为表示结合一实施例描述的具体特征、优点、或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书对该些特征和优点的讨论以及类似语言可以、但不一定指代同一实施例。
而且，本发明的所描述特 征、优点、和特性可按照任何合适的方式在一个或多个实施例中组合。相关领域的技术人员将认识到，根据本文的描述，本发明可以在没有一特定实施例的该些具体特征或优点中的一个或多个的情况下实践。在其它实例中，可以在某些实施例中实现可能不是存在于本发明的所有实施例中的附加特征和优点。
贯穿本说明书，对“一个实施例”、“一实施例”、或类似语言的参引意味着结合该所指示的实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施例中”、“在一实施例中”及类似语言可以、但不一定全部指代同一实施例。
尽管此处描述了很多实施例，所描述的实施例中的至少一些呈现了用于从机械能收集电力的方法与设备。更特定地，实施例描述了具有应变于磁性材料上的应力的磁性质的磁性材料，可使用将由外部源引起的负载中的变化转移至该材料的组件来操纵该应力， 从而改变该材料的该磁性质。然后可使用磁性质的这个变化来产生电流或电压。在一些实施例中，磁铁被放置在邻近于该磁性材料或邻近于该负载转移组件来改变该磁性材料的磁性。
至少一些实施例呈现了用于从机械能收集电力的方法与设备，其包括磁通路径， 该磁通路径包括具有应变于磁性材料上的应力的磁性质的磁性材料；邻近于至少一个磁性材料的至少一个导磁材料；磁通路径中的至少一个磁铁,其中该磁铁的磁通势导致该磁性材料中的磁通量通过该至少一个导磁材料；和至少一个组件，被设置为将由外部源引起的负载中的变化传递至该磁性材料。
如此处所使用的术语“磁性材料”被宽泛地理解为包括一般被认为具有特定磁性的材料，包括磁致伸缩的材料、压磁材料等，不过不包括永磁材料。
能量收集设备的一个实施例包括由大于100的相对导磁率的至少一个导磁材料组成的至少一个磁通路径、至少一个磁铁、至少一个磁性材料，该磁性材料具有应变于该材料上的应力的至少一个磁性质、和在某些非零频率下允许机械负载或振动被转移至该材料的设计。该磁铁可以是永磁体或电磁石，并对该磁性材料提供偏磁场。该磁铁可引导该磁通量的一部分通过该导磁材料。
在该设备的一些实施例中，随材料中的应力变化的一个特定性质是导磁率。在另一个实施例中，随应力变化的特定性质是饱和磁化。在该设备的一个实施例中，在磁通路径中不存在空气隙。在该设备的另一个实施例中，磁性材料是磁致伸缩的材料。在该设备的另一个实施例中，当没有外力作用在该材料上时，该磁性材料处于预应力状态，从而当的确有外力作用时，其可部分地克服或叠加在该预应力上。在该设备的另一个实施例中，该磁性材料处于较高的压缩应力状态中，一般大于IOOOpsi，且在一些实施例中大于5000psi。
该设备还可包括导电线圈，诸如铜线圈，被设置为使得通过该磁性材料的磁通量中的变化将在线圈中感应出电压和/或电流。线圈的类型和特定设置不在任何方面限制本发明的范围。该线圈可被绝缘从而防止电流转移至其他导电材料和/或保护该线圈免于将使用该能量收集设备的环境的伤害。此外，该设备可包括各种组件和结构，其被设计为转移或携载直接或间接耦合至该磁性材料的负载。在一些实施例中，一个或多个该设备可被串联或并联地电连接从而为特定应用增加所收集的电力或提供应用中的各种不同量的能量。
能量收集设备的一个实施例的潜在优势在于，在该能够收集电力而不要求该设备的任意组件中有显著的运动。
本发明的实施例还覆盖了使用此处所述的设备用于收集和/或发电的方法。可构造各种应用的该设备，且这样的设备的特定用处在任何方面都不限制其范围。该设备的特定实施例可被用于从海洋波、风能、结构组件、机器和/或振动组件冲收集能量。
各方法和设备可实现此处描述的原理，用于施加并保持在该磁性材料上的预应力，包括但不限于，采用负载设备和机械锁闭的机械负载、基于热膨胀的技术、以及材料处理过程中预应力的结合。
在一些实施例中，磁性材料是金属合金。在一些实施例中，磁性材料是铁基合金。 在一些实施例中，该铁基合金可包含其他元素，包括但不限于，铝、钴、铬、镓、硅、钥、钨、和铍。在一些实施例中，磁性材料是铽基、镍基、或钴基材料。
磁致伸缩的设备的磁性材料可被选择为增加该能量收集装置的效率。可能的标准可包括
1、为了较高的能量效率，可使用磁化强度相对于应力的较高值的导数。换言之，应力的较小变化弓I起磁场强度的较高变化。
2、该材料可在应变-磁化曲线中具有较低的磁滞。较低的磁滞引起较低的磁力耦合损失、也引起改进的能量效率。
3、该材料可具有较高的内阻。合金的较高内阻引起磁致伸缩的组件中的涡电流和由于热的产生引起的能量损失的最小化。
4、该材料可具有非常低的成本(分/kWh)且因此可避免外来/稀有且高成本的合金组件。
5、该材料可具有低重量(分/kg)来帮助减少安装和/或维护成本。
根据装置的特定实现，这些、和可能的其他标准，可允许能量收集装置被构建为较高效率和/或更低成本。可为使用压磁材料的可选实施例或其他实施例使用其他标准。
在设备的一些实施例中，变化大于O. 05特斯拉的磁通量密度可由磁性材料上的负载的变化而产生。在设备的 一些实施例中，可获得大于O. 3特斯拉的磁通量密度的变化。 除了材料的磁通密度的最大变化，其他重要参数可应变于系统尺寸和成本来确定发电效率。
图1示出在此处描述的设备设置中，在应变于施加至磁性材料的负载104和施加并释放该机械负载104的频率106的磁致伸缩的铁-铝合金材料的功率密度102 (瓦特每千米)之间的关系100的一个实施例的图示。
为了展示如此处所述的能量收集装置的特定实施例，进行实验来展示使用磁致伸缩材料的能量产生，该磁致伸缩材料被设置有偏磁场，且有能力来改变该磁致伸缩部件上的负载104条件。然而，其他实施例与此处描述的实施例可在一个或多个方面中变化。能量收集装置的当前实施例的基本组件包括力产生器来施加压缩或拉伸力至磁致伸缩的部件、 或压缩与拉伸负载的组合。
此外，偏磁场可被叠加在该磁致伸缩材料上。通过将磁铁沿导磁材料(即，低碳钢、 铁、电工硅钢等)设置为创建从磁铁的北极通过该导磁材料和磁致伸缩部件并返回至该磁铁的南极的连续磁通路径，来完成。
通过经由负载104条件的变化(这引起穿过磁致伸缩部件的磁通量的变化)改变磁致伸缩部件的磁性来完成能量产生。在一个实施例中，通过围绕着磁致伸缩部件的铜线圈的使用，磁通量随时间的的变化产生电力。
图2示出能量收集装置200的一个实施例的示意图。尽管示出了磁性材料205且以图2的负载施加设备210来进行描述，磁性材料205或负载施加设备210可包括更少或更多的组件来实现更少或更多的功能。包括磁性材料205和负载施加设备210的装置200 可被用在各种能量收集结构或设备中。例如，诸如此处所述的能量收集装置200可与波能收集器结合使用。这样的能量收集结构可包括串联或并联的一个或多个能量收集装置。
在图2的实施例中，具有磁性材料205的磁致伸缩部件是6-英寸长的圆柱形杆， 其直径为I英寸。该磁致伸缩部件包括如此处所述的磁性材料205。导电线圈(未示出)可围绕该圆柱形杆。在一个实施例中，该线圈由180匝的14AWG电线制成。在一个实施例中， 位于磁致伸缩杆每一端的是低碳钢矩形条212、214，尺寸为1. 5英寸乘以O. 75英寸与10英寸长度。一个或多个磁铁216可被放置在该矩形低碳钢条212、214的一端或两端。该装置 200还在磁致伸缩杆(诸如低碳钢)每一端使用导磁材料，来将顶部钢条212上的磁铁216 与底部钢条214上的磁铁216的磁通路径连接起来。这可通过将具有类似尺寸的矩形钢条 218放置在垂直平面上来完成，藉此既接触到位于顶部钢条212—端的磁铁216又接触到位于底部钢条214端部的磁铁216。 与磁铁216和导磁材料212、214、128 一起，所得到的设置创建了通过磁性材料205的封闭环的磁通路径。其他形状和类型的导磁材料可被使用且并不限于此处公开的这些。
图3和4是计算机模制的在能量收集装置300中磁性材料205的磁通305路径的图像300、400 (使用Vizimag软件)。该磁性材料可包括磁致伸缩材料。在这个实施例中， 能量收集装置200在磁致伸缩杆两端具有两个导磁条212、214。此外，磁铁216被放置在导磁条212、214各自一端，且附加的导磁条218被放置为在和与磁致伸缩杆相接触的顶部和底部条212、214处与磁铁216相接触。因此，具有磁铁216的顶部和底部条212、214和左侧条218形成封闭环，通过该环大约一半的磁通量能通过，且具有磁铁216的顶部和底部条 212,214和右侧条310形成另一个封闭环，通过该环大约一半的磁通量305路径能通过。
磁通305路径被图示为在图3和4所示的两个机械应力负载条件下通过该封闭环磁通路径。为了产生电力，通过改变磁性材料205上的应力状态、或机械力负载，磁通305 改变。在图3中，当施加至磁致伸缩杆的应力状态导致较高的导磁率材料，磁通线305被示出。当由于应力，磁性材料205具有较高的导磁率时，大部分磁通量穿过磁性材料205。图 4示出当施加在杆中的磁性材料205上的应力状态导致较低的导磁率状态时，磁通线305的计算机模制的图像400。与图3的材料的较高导磁率状态相反，当材料205处于较低导磁率状态时示出很多磁通线305在材料外穿过进入自由空间并返回磁铁的另一极。图5和6各自示出在图3和4的相应磁通情况下，磁通量大小505的图示500、600。
由于通过磁致伸缩杆的磁通305的量相对于由负载转移组件210施加在磁性材料 205上的应力状态而变化，围绕该杆并连接至电路的导电线圈开始随着通过该线圈的磁通 305的变化来引导电流。线圈中所产生的电压量应变于通过该线圈的磁通的量以及线圈中的匝数。较高的匝数引起较高的电压。在一些实施例中，该导线线圈可以是铜线。在其他实施例中，导电线圈可包括一个或多个导电材料，包括铜或其他导电材料。
在此处描述的装置200的一个实施例中，使用具有如图2中的尺寸和导线线圈的磁致伸缩杆，进行负载实验，其中16，OOOlb压缩负载被施加至该磁致伸缩杆并被释放至零压缩负载的条件。在该磁致伸缩杆上的负载104的变化引起通过该杆的磁通305的变化， 也改变了通过能量收集装置200的磁通305的路径。所引起的磁通305中的变化产生了 O. 48伏特的电压和1. 92安培的电流，藉此产生O. 92瓦特的瞬时功率。最终产生的功率应变于在每一秒可完成多少负载和卸载的周期。
图7和8示出能量收集装置200的可选实施例。使用高导磁率材料，磁通305的路径可完全封闭或可以不完全地封闭。图7中的能量收集装置200包括位于具有磁性材料 205的磁致伸缩杆两端的导磁条212、214、和位于第一组导磁条212、214两端的第二组导磁条218、310。偏磁铁216被放置在由磁性材料205和磁条212、214、218、310形成的封闭的磁通路径环中，与直接符合磁通305的路径不同。在这个设置中的偏磁铁216改变由磁性材料205所创建的磁通305而不需要位于磁通305的路径中，尽管一些磁通305可被引导通过磁铁216。
图8的能量收获装置200包括位于磁致伸缩杆两端的导磁条212、214，不过并没有连接着导磁条212、214的任何其他导磁材料205，用于形成导磁材料205的封闭环。因此， 对于每一个磁通路径环，至少一些磁通305通过位于顶部导磁条212和底部导磁条214之间的空气隙。此处描述的所有设置导致电力产生并展示了可被改变来对于给定设计和应用优化发电的一些变化。
图9示出能量收集装置200的另一个实施例。在这个实施例中，偏磁铁216或磁铁位于磁性材料205的端部。在一个实施例中，当通过负载施加设备210施加预应力拉伸或压缩负载104至磁性材料205时，磁铁216被包括在负载路径中。因此，磁铁216可处于负载路径中，且因此经受压缩或拉伸负载104的力。在另一个实施例中，预应力被施加至该磁性材料205且然后放置磁铁216。在这样的实施例中，磁铁216不论负载路径被维持到位，且不经受压缩或拉伸负载104。在一些实施例中，当磁铁216是负载路径一部分时，可使用高强度磁铁216或在较低负载104范围实现能量收集装置200，从而防止由于预应力、或由于在预应力被施加后置于负载施加设备210上的外部负载104引起磁铁216受损害或破损。
此处描述的负载施加设 备210和/或磁性材料205的任意实施例可被实现在能量收集装置200中，或实施例的组合可被使用。能量收集装置200、负载施加设备210、和/或磁性材料216的其他设置可结合此处描述的用于收集能量的任意原理而被使用。
图10示出用于从机械能收集电力的方法1000的一个实施例的流程图。尽管结合图2的能量收集装置200而描述了该方法1000，方法1000的实施例可用其他类型的能量收集装置而被实现。
能量收集装置200使用负载施加设备210改变1005磁性材料205的磁性质。磁性质可应变于磁性材料205上的应力的量。一个这样的磁性质可包括磁性材料205的导磁率，这样由于应力被施加至磁性材料205，导磁率被改变。在另一个实施例中，磁性质是磁性材料205的饱和磁化。在一些实施例中，增加磁性材料205的饱和磁化可增加能量收集装置200的效力。可相对于应力而改变的其他性质包括但不限于，磁化强度相对于所施加应力和磁致伸缩应变的导数。
然后将至少一个磁铁216放置1010在邻近磁性材料205处。磁铁216重新引导 1015磁性材料205的磁通305路径来为磁性材料205和能量收集装置200提供偏压磁场。 在一个实施例中，磁铁216在磁性材料205的一端与磁性材料205接触。在另一个实施例中，磁铁216并不与磁性材料205接触，不过足够接近来为特定偏磁场改变磁通305。磁铁 216可被放置为与置于磁性材料205的第一端处的第一导磁材料相接触。在一些实施例中， 至少一个导磁材料的截面积基本与至少一个永磁体的截面积相同。
导磁材料可以是具有使得磁性材料205穿过的钻孔的条212，且可将磁性材料205 固定至该条212。在一些实施例中,磁铁216可被置于导磁条212 —端,从而磁铁216位于由磁性材料205所创建的磁通305路径中。第二导磁条214可被放置在磁性材料205的第二端，且磁铁216可被放置在第二导磁条214的一端，从而该装置是基本对称的。在其他实施例中，磁铁216可被置于磁性材料205的端部。磁铁216可位于负载施加设备210的负载路径中。
在一些实施例中，该装置200可具有附加的导磁材料，诸如条218，从而通过从磁性材料205的北磁极到磁性材料205的南磁极的导磁材料来创建基本封闭的磁通305路径，从而磁通305的路径基本没有空气隙。在其他实施例中，能量收集装置200在磁通305 路径中可具有一个或多个空气隙。
在一些实施例中，磁铁216可被放置在磁通305的路径的环中，而不是直接在磁通 305的路径中，这样大部分磁通305并不穿过磁铁216，但是仍改变磁通305并为磁性材料 205提供偏磁场。磁铁216的数量和磁力可根据能量收集装置200的特定实现而确定。能量收集装置200的实施例可实现使用磁致伸缩的材料、压磁材料、或其他类型的磁性材料 205的方法1000。
在一个实施例中，相对于磁通305的路径设置导电线圈,这样当通过磁性材料205 的磁通305由于施加在装置200上的外部负载104而变化时，在导电线圈中感应出1020电压。电压量相对于线圈的类型和数量，以及通过导电线圈的磁通305随时间变化的变化。可使用此处描述的能量收集装置200实现感应电压的其他方法。
根据此处描述的原理，预应力可被施加至能量收集装置200中的磁性材料205。取决于实施例，预应力可包括在将磁铁216放在能量收集装置200中之前施加至磁性材料205 来偏压磁性材料205的磁场的压缩或拉伸负载104。
在一些实施例中，磁通路径中磁铁的磁通势弓I起包括磁性材料和第一导磁材料的磁通路径的一部分中的磁通量。
在以上描述中，提供了各种实施例的具体细节。然而，一些实施例可以在不足全部这些具体细节的情况下实践。在其它实例中，为了简明和清楚，某些方法、过程、组件、结构和/或功能以不详细到超过使得能实现本发明的各种实施例的方式进行描述。
尽管本文中(诸)方法的操作是以特定顺序示出和描述的，但每种方法的操作顺序可以更改从而 某些操作可以相反顺序执行或者使得某些操作可以至少部分地与其他操作并行地执行。在另一实施例中，可以间断和/或交替方式实现不同操作的指令或子操作。
尽管已经描述和示出了本发明的具体实施例，但本发明并不限于所描述和示出的部分的具体形式或布置。本发明的范围将由所附权利要求书及其等效方案界定。
权利要求
1.一种用于从机械能收集电力的装置，所述装置包括磁通路径，包括磁性材料，其具有应变于该磁性材料上的应力的磁性质；邻近所述磁性材料的第一导磁材料；所述磁通路径中的磁铁，其中所述磁铁的磁通势引起磁通量；和组件，被设置为将由外部源引起的负载中的变化传递至所述磁性材料。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括被用于施加预应力到所述磁性材料上的至少一个其他组件。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导磁材料提供在所述磁铁的北极和南极之间基本没有空气隙的磁通路径。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一导磁材料包括低碳钢。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一导磁材料包括电工硅钢。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁包括永磁体。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁包括电磁石。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性材料包括磁致伸缩的材料。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性材料包括压磁材料。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性质包括随所述磁性材料上的机械应力变化的所述磁性材料的导磁率。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁性质包括随所述磁性材料上的机械应力变化的所述磁性材料的饱和磁化。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括相对于所述磁通路径设置的导电线圈，其中所述导电线圈被设置为响应于通过所述磁性材料的磁通中的变化来产生感应的电压和/或电流。
13.一种用于从机械能收集电力的装置，所述装置包括一个基本封闭的磁通路径，包括具有磁性质的磁性材料，其中所述磁性质随应力而变化；导磁材料；和位于所述磁通路径中的永磁体；组件，被设置为将由外部源引起的负载中的变化传递至所述磁性材料；和至少一个其他组件，被用于施加预应力在所述磁性材料上。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述磁性材料包括磁致伸缩的材料或压磁材料。
15.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述磁性质包括随所述磁性材料上的机械应力变化的所述磁性材料的导磁率。
16.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述磁性质包括随所述磁性材料上的机械应力变化的所述磁性材料的饱和磁化。
17.如权利要求12所述的装置，其特征在于，至少一个导磁材料的截面积与至少一个永磁体的截面积基本相同。
18.如权利要求12所述的装置，其特征在于，还包括相对于所述磁通路径设置的导电线圈，其中所述导电线圈被设置为响应于通过所述磁性材料的磁通中的变化来产生感应的电压和/或电流。
19.一种用于从机械能收集电力的方法，所述方法包括用被设置为将由外部源引起的负载中的变化传递至磁性材料的组件改变所述磁性材料的磁性质，其中所述磁性质应变于所述磁性材料上的应力；由于在没有空气隙的基本封闭的磁通路径中的至少一个永磁体施加的磁通势,改变磁通量；和响应于所述磁性材料中所述磁通量的变化，在相对于所述磁通路径设置的导电线圈中感应出电压。
全文摘要
描述了用于从机械能收集电力的装置。该装置包括磁通路径。该磁通路径包括具有应变于磁性材料上的应力的磁性质的磁性材料；邻近该磁性材料的第一导磁材料；该磁通路径中的磁铁，其中该磁铁的磁通势引起磁通量；和组件，被设置为将由外部源引起的负载中的变化传递至该磁性材料。
文档编号H01H47/00GK103026446SQ201180021612
公开日2013年4月3日 申请日期2011年4月26日 优先权日2010年4月27日
发明者B·奈尔, J·A·纳赫拉斯 申请人:奥斯拉电力有限公司