电力调节和节省装置的制造方法_3

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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,910、915都是可移动的。在一些实施例中,如图9所示,电极中的一个(例 如,电极910)在容器905的内部与电极910之间具有弹簧945。弹簧在电极910的背上提 供压力,将电极910推向电极915。弹簧945使得对电极910与915之间的材料940压缩的 调节更可靠。
[0089] 电极910、915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、镉、锌、锰、钴酸锂、磷酸铁锂、锂锰氧化物、羟基氧化镍、或上述的任何组合或与 本公开的实施例兼容的任何其他金属制成。电极可以由上述金属中的一种或多种形成,并 且然后涂覆在上述金属中的第二种上。电极910、915还可以由半导体材料(例如,以金刚 石或石墨的形式的碳、硅、碳化硅、锗、或这些半导体彼此之间的任何组合、或与上述金属之 一的组合)制成。在一些实施例中,电极910、915由相同的材料制成。在其他实施例中,电 极910、915由不同的材料制成。
[0090] 使用压缩装置920,电极915是可移动的。在箭头925的方向上推或拉压缩装置 920使得压缩装置920在箭头935的方向上通过容器905中的孔滑动。压缩装置920被连 接到移动电极915且将移动电极915推向电极910或者使其远离电极910。
[0091] 材料940被放置在电极910与915之间。如上所述,由移动电极915将材料940 朝电极910压缩。材料940允许电流在电极910、915之间流动,并且影响可调元件900电 气特性。对材料940进行压缩改变电气特性。
[0092] 定位螺丝钉930被放置在容器905的螺纹孔中。容器905中的定位螺丝钉930从 容器外部延伸且通过其中放置有压缩装置920的容器中的孔。当电流压缩装置被放置为使 得实现可调元件900的正确的电气特性时,定位螺丝钉930可以拧紧压缩装置920,从而防 止压缩装置移动。经由压缩装置920到电极910、915的连接950允许可调元件900被连接 在电路中,例如,像图4中的可调元件420 -样。
[0093] 在一些实施例中,材料940包括粉末状磁铁矿(Fe3O4或FeO · Fe 203)。在一些实施 例中,粉末状磁铁矿是电极910、915之间的唯一材料。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与液 体混合。液体可以是矿物油、合成油、液体电解质或半固体电解质。在一些实施例中,粉末 状磁铁矿与其他粉末状材料混合。其他粉末状材料可以包括碳的任何同素异形体,诸如金 刚石或石墨、石英、蓝宝石、绿宝石、金、铜、银、铂、钯、镍、钼、铝、二硫化钼、二硫化钛、二氧 化硅、金刚砂、粉末状稀土磁性材料、三氧化二钛、掺杂有氟或锑的锡或与本公开实施例兼 容的任何其他粉末状材料。材料可以是水晶的、多晶的或非晶形的形式。例如,材料940可 以包括一半磁铁矿和一半碳。在一些实施例中,不包括磁铁矿粉末,并且在容器905中仅仅 包括除了磁铁矿的上述粉末状材料中的一个或多个。在一些实施例中,磁铁矿和/或其他 粉末状材料以硬树脂被放置在电极之间。在其他实施例中,在使用材料之前可以对其加热 以调节材料的电气特性。
[0094] 图10示出根据另一实施例的可调元件1000。可调元件1000可以被用作图4中的 可调元件420。可调元件1000包括容器1005。容器1005可以由非导电材料(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1005具有在其每端处放置的电极 1010、1015。在一些实施例中,两个电极1010、1015都是固定的。在其他实施例中,电极中的 一个(例如,电极1010)是固定的,并且另一个电极是可移动的。在另其他实施例中,1010、 1015都是可移动的。在一些实施例中,如图10所示,电极中的一个(例如,电极1010)在容 器1005的内部与电极1010之间具有弹簧1045。弹簧在电极1010的背上提供压力,将电极 1010推向电极1015。弹簧1045可以允许对电极1010与1015之间的材料1040压缩的调 节更可靠。
[0095] 电极1010U015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、镉、锌、锰、钴酸锂、磷酸铁锂、锂锰氧化物、羟基氧化镍、或上述的任何组合或 与本公开的实施例兼容的任何其他金属制成。电极可以由上述金属中的一种或多种形成, 并且然后涂覆在上述金属中的第二个上。电极1010U015还可以由半导体材料(例如,以 金刚石或石墨的形式的碳、硅、碳化硅、锗或这些半导体彼此之间的任何组合、或与上述金 属之一的组合)制成。
[0096] 使用压缩装置1020,电极1015是可移动的。在箭头1025的方向上转动压缩装置 1020使得与容器1005中的螺纹孔啮合的螺纹1030在箭头1035的方向上移动。压缩装置 1020被连接到移动电极1015。压缩装置1020将电极1015推向电极1010或者使其远离电 极 IOlO0
[0097] 材料1040被放置在电极1010与1015之间。如上所述,由移动电极1015将材料 1040朝电极1010压缩。材料1040允许电流在电极1010、1015之间流动,并且影响可调元 件1000电气特性。对材料1040进行压缩改变电气特性。
[0098] 经由压缩装置1020到电极1010和1015的连接1050允许可调元件1000被连接 在电路中,例如,像图4中的可调元件420 -样。
[0099] 在一些实施例中,材料1040包括粉末状磁铁矿。在一些实施例中,粉末状磁铁矿 是电极1010、1015之间的唯一材料。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与液体混合。液体可 以是矿物油、合成油、液体电解质或半固体电解质。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与其他 粉末状材料混合。其他粉末状材料可以包括作为金刚石或石墨的碳、石英、蓝宝石、绿宝石、 金、铜、银、铂、钯、镍、钼、铝、二硫化钼、二硫化钛、二氧化硅、金刚砂、粉末状稀土磁性材料 或与本公开实施例兼容的任何其他粉末状材料。材料可以是水晶的、多晶的或非晶形的形 式。例如,材料1040可以包括一半磁铁矿和一半碳。在一些实施例中,不包括磁铁矿粉末, 并且在容器1005中仅仅包括除了磁铁矿的上述粉末状材料中的一个或多个。在一些实施 例中,磁铁矿和/或其他粉末状材料以硬树脂被放置在电极之间。在其他实施例中,在使用 材料之前可以对其加热以调节材料的电气特性。
[0100] 可替代地,图11示出根据示例性实施例的另一个可调元件1100。可调元件1100 可以被用作图4中的可调元件420。可调元件1100包括容器1105。容器1105具有在其每 端处放置的电极1110、1115。如图11所示,由不同的压缩装置例如压电驱动器1145来分别 代替图9和图10的压缩装置920或1020。压电驱动器1145可以被放置在电极1115与容 器1105的内部之间以将电极1115推向电极1110或使其远离电极1110。可替代地,可以使 用磁驱动器来代替压电驱动器1145。磁驱动器被放置在电极115与容器1105的内部之间 以将电极1115推向电极1110或者使其远离电极1110。在另一实施例中,可以使用永久磁 铁来代替压电驱动器1145。永久磁铁被放置在电极1115与容器1105的内部之间。可以由 驱动器来确定容器外部的第二永久磁铁的位置,以吸引或排斥容器内部的永久磁铁,从而 将电极1115推向电极1110或者使其远离电极1110。
[0101] 在一些实施例中,如图10所示,电极中的一个(例如,电极1110)在容器1105的 内部与电极1110之间具有弹簧1150。弹簧在电极1110的背上提供压力,将电极1110推向 电极1115。弹簧1150使得对电极1110与1115之间的材料1140压缩的调节更可靠。
[0102] 电极1110U115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、镉、锌、锰、钴酸锂、磷酸铁锂、锂锰氧化物、羟基氧化镍、或上述的任何组合或 与本公开的实施例兼容的任何其他金属制成。电极可以由上述金属中的一种形成,并且然 后涂覆在上述金属中的第二个上。电极1110、1115还可以由半导体材料(例如,以金刚石 或石墨的形式的碳、硅、碳化硅、锗或这些半导体彼此之间的任何组合、或与上述金属之一 的组合)制成。
[0103] 经由压缩装置1120到电极1110和1115的连接1155允许可调元件1100被连接 在电路中,例如,像图4中的可调元件420 -样。
[0104] 在一些实施例中,材料1140包括粉末状磁铁矿。在一些实施例中,粉末状磁铁矿 是电极1110和1115之间的唯一材料。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与液体混合。液体 可以是矿物油、合成油、液体电解质或半固体电解质。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与其 他粉末状材料混合。其他粉末状材料可以包括作为金刚石或石墨的碳、石英、蓝宝石、绿宝 石、金、铜、银、铂、钯、镍、钼、铝、二硫化钼、二硫化钛、二氧化硅、金刚砂、粉末状稀土磁性材 料或与本公开实施例兼容的任何其他粉末状材料。材料可以是水晶的、多晶的或非晶形的 形式。例如,材料1140可以包括一半磁铁矿和一半碳。在一些实施例中,不包括磁铁矿粉 末,并且在容器1105中仅仅包括除了磁铁矿的上述粉末状材料中的一个或多个。在一些实 施例中,磁铁矿和/或其他粉末状材料以硬树脂被放置在电极之间。在其他实施例中,在使 用材料之前可以对其加热以调节材料的电气特性。
[0105] 通过使用驱动器可以构造可替代的驱动系统以转动压缩装置1020(图10)来压缩 粉末。可能的驱动器包括步进电动机或齿轮传动电动机以转动压缩装置1020。
[0106] 图12示出根据实施例的可调元件1200。可调元件1200可以被用作图4中的可 调元件420。可调元件1200包括容器1205。容器1205具有在其每端处放置的电极1210、 1215和压缩装置1220。如图12所示,线圈1245缠绕在容器1205周围。电流可以穿过线 圈1245,从而在容器1205中的磁铁矿粉末材料1240内产生磁场。由电流和线圈1245产生 的额外磁场使得粉末被磁化。被磁化的磁铁矿粉末具有与未磁化的磁铁矿粉末不同的感应 特性。由此,通过线圈1245的电流的应用改变了可调元件的感应特性。另外,磁化的磁铁 矿粉末颗粒被吸引至其他磁化的磁铁矿粉末颗粒,使得粉末被压缩。该压缩使得可调元件 的电阻和电容改变。可替代地,不是使用线圈1245,而是通过外部电磁铁或永久磁铁可以来 提供磁场。可以调节永久磁铁或电磁铁的位置来改变通过可调元件的磁场的强度和方向。 另外,通过电磁铁的电流可以被用来调节磁场的强度。
[0107] 可以通过使用驱动器来构建驱动系统以转动压缩装置1220来压缩粉末。可能的 驱动器包括步进电动机或齿轮传动电动机以转动压缩装置1220。可以通过来自电线445提 供的功率因数测量单元410的信号来控制步进电动机或齿轮传动电动机。
[0108] 因此,通过调节电极1210U215之间粉末的一个或多个压缩,或者通过调节通过 线圈1245的电流,可以改变可调元件的电感、电容和电阻。由此可以调节调节单元405来 校正连接到供电线路440的负载的功率因数。可以使用来自电线445提供的功率因数测量 单元410的控制信号来控制用于压缩磁铁矿粉末材料1240的任何驱动器或者控制通过线 圈1245的电流。
[0109] 线圈1245可以与如上图9-图11描述的任何实施例结合。此外,线圈1245可以 形成在容器周围,该容器没有其他的调节器件且充满粉末状材料1240。
[0110] 经由压缩装置1220到电极1210和1215的连接1250允许可调元件1200被连接 在电路中,例如,像图4中的可调元件420 -样。
[0111] 在一些实施例中,材料1240包括粉末状磁铁矿。在一些实施例中,粉末状磁铁矿 是电极1210、1215之间的唯一材料。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与液体混合。液体可 以是矿物油、合成油、液体电解质或半固体电解质。在一些实施例中,粉末状磁铁矿与其他 粉末状材料混合。其他粉末状材料可以包括作为金刚石或石墨的碳、石英、蓝宝石、绿宝石、 金、铜、银、铂、钯、镍、钼、铝、二硫化钼、二硫化钛、二氧化硅、金刚砂、粉末状稀土磁性材料 或与本公开实施例兼容的任何其他粉末状材料。材料可以是水晶的、多晶的或非晶形的形 式。例如,材料1240可以包括一半磁铁矿和一半碳。在一些实施例中,不包括磁铁矿粉末, 并且在容器1205中仅仅包括除了磁铁矿的上述粉末状材料中的一个或多个。在一些实施 例中,磁铁矿和/或其他粉末状材料以硬树脂被放置在电极之间。在其他实施例中,在使用 材料之前可以对其加热以调节材料的电气特性。
[0112] 在一些实施例中,磁铁矿粉末或粉末的混合物被放置在容器(例如容器905、 1005、1105、1205)中。当填充容器时,磁铁矿粉末或粉末的混合物受到磁场。磁场是由线圈 例如线圈1245、外部电磁铁或永久磁铁提供的。在一些实施例中,根据上面讨论的方法中 的一个来压缩磁铁矿粉末或粉末的混合物,同时施加磁场。在其他实施例中,在去除磁场之 后,根据上面讨论的方法中的一个来压缩磁铁矿粉末或粉末的混合物。在另一个实施例中, 在压缩之前将磁场施加到磁铁矿粉末或粉末的混合物。
[0113] 在一些实施例中,磁铁矿粉末或粉末的混合物与树脂(例如,环氧树脂、聚氨基甲 酸乙酯树脂、聚酯树脂,缩醛树脂或甲基异丁烯酸甲酯树脂)混合。粉末树脂混合物被放置 在容器(例如容器905、1005、1105、1205)中。然后使用上述描述的压缩装置中的一个来压 缩树脂粉末,直到实现了复合粉末和树脂的一个或多个期望电气特性。当实现了复合粉末 和树脂的电气特性时,树脂被固化。树脂可以是热活化树脂、光活化树脂、或通过混合树脂 的一个或多个成分而激活的树脂。当使用适当方法固化容器中的树脂时,可以使用可调装 置。
[0114] 在一些实施例中,未固化的粉末树脂混合物可以受到磁场以实现复合粉末和树脂 的期望电气特性。当粉末树脂混合物在容器905、1005、1105、1205中时,可以通过缠绕在容 器周围的线圈、外部电磁铁或永久磁铁来施加磁场。可以单独施加磁场或者可以结合压缩 来施加磁场。可以在固化树脂之前和/或在固化树脂过程中施加磁场。
[0115] 在一些实施例中,树脂是硬的非粘弹性材料,在其他实施例中,树脂是粘弹性材料 且在固化时可以容易地变形。在一些实施例中,由诸如橡胶或硅树脂的弹性材料来代替树 脂。
[0116] 磁铁矿是在室温下使用2. 5χ104Ωπι 1的导电率来导电的氧化铁,也是铁淦氧磁物。 当为粉末形式时,通过磁铁矿粉末的电力的流动取决于磁铁矿粉
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