能量产生

技术领域

本发明涉及能量产生。特别地，本发明的实施例涉及用于能量产生的系统、方法和设备，特别地包括磁体。

背景技术

人们一直在寻找用于能量产生的新的系统、方法和设备，以满足世界上不断增长的能量需求，并以更可持续的、环境更友好的方式产生能量。已经开发出太阳能、风能、波浪能、潮汐能、水力和地热能量产生系统、方法和设备，作为一些可再生的方法来产生能量，这些方法正在取代一些传统的能量产生方法，其包括依靠化石燃料的方法。然而，为了减少对化石燃料的依赖并减少有害排放物和环境破坏，需要新的能量产生系统、方法和设备来补充现有的可再生系统、方法和设备。

本发明的优选目的是提供一种用于能量产生的系统和/或方法和/或设备，其解决或至少改善了一个或多个上述问题和/或提供了有用的商业替代方案。

发明内容

本发明涉及用于能量产生的系统、方法和设备，特别是包括产生运动的磁体的构造或布置，该运动例如但不限于两个或更多个元件之间的旋转、直线或振荡运动。

根据一个方面，但未必是最广泛的方面，本发明涉及一种能量产生设备，该能量产生设备包括：

第一元件，其包括至少一个第一磁体；

第二元件，其包括至少一个第二磁体，第二元件能够相对于第一元件移动；

其中，该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体取向为使得该第一磁体和第二磁体的共同磁极暂时彼此靠近，使得该至少一个第一磁体和至少一个第二磁体之间的排斥磁力引起第一元件和第二元件之间的相对运动。

适当地，排斥磁力使第二元件相对于第一元件移动，或者第一元件相对于第二元件移动，或者使第一和第二元件两者都移动。

在一些实施例中，第二元件能够相对于第一元件旋转，使得当该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体的共同磁极暂时彼此靠近时，排斥磁力导致第二元件相对于第一元件旋转。

在一些实施例中，第二元件相对于第一元件表现出往复直线运动，使得当该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体的共同磁极暂时彼此靠近时，排斥磁力导致第二元件相对于第一元件直线移动。

适当地，第一元件包括多个第一磁体。

适当地，第二元件包括多个第二磁体。

适当地，该多个第一磁体中的磁体在第一元件上间隔开。在一些实施例中，第一磁体以相等的距离间隔开或以基本上相等的距离间隔开。在一个优选的实施例中，第一磁体围绕第二元件的周边(例如，第一元件上的圆形路径的周围)间隔相等的距离或者基本上相等的距离。

适当地，该多个第二磁体中的磁体在第二元件上间隔开。在一些实施例中，第二磁体间隔开相等的距离或基本上相等的距离。在一个优选的实施例中，第二磁体绕第二元件的周边(例如第二元件上的圆形路径的周围)间隔相等的距离或基本上相等的距离。

适当地，该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体的北极暂时彼此靠近。

适当地，该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体的南极暂时彼此靠近。

适当地，该至少一个第一磁体安装在第一元件上，并且该至少一个第二磁体安装在第二元件上，取向为使得在第二元件的运动方向上的磁排斥力最大。在一些实施例中，该至少一个第一磁体和第二磁体分别安装到第一元件和第二元件，以最大化第二元件的旋转速度。

适当地，第一元件是固定的。

适当地，第二元件安装在至少一个无摩擦轴承上。

在一些实施方式中，第二元件与第一元件间隔开。适当地，该设备包括在第一元件和第二元件之间的气隙。更优选地，该设备在第一元件和第二元件之间包括真空。

在一些实施例中，能量产生设备包括在安装到第一元件的该至少一个第一磁体和安装在第二元件的该至少一个第二磁体之间的磁屏蔽元件，该磁屏蔽元件包括在该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体对准的位置处或该位置周围的、所述磁屏蔽元件中的至少一个孔或开口。

在一些实施方式中，该能量产生设备包括至少一个定位元件或凸轮，以控制该至少一个第一磁体和/或该至少一个第二磁体的位置和/或取向。

适当地，该至少一个定位元件或凸轮控制安装在第二元件上的至少一个第二磁体的位置和/或取向。

优选地，该至少一个定位元件包括起伏的或波状的表面，并且特别是具有正弦表面变化的表面，包括多个凸角和沟槽，以在磁体暂时靠近彼此时将至少一个第二磁体移动至更靠近至少一个第一磁体，且在其它时间将它们移动至更加远离彼此。

适当地，该定位元件或凸轮包括中心孔，以在其中接收第二元件。

适当地，该定位元件或凸轮被固定在第二磁体下方，使得第二磁体的底侧搁置在起伏或波状表面上。

适当地，第二磁体通过柔性臂或铰链等可移动地安装，使得当第二元件由于第一磁体和第二磁体之间的排斥磁力而相对于第一元件旋转时，第二元件16相对于定位元件或凸轮旋转，使第二磁体在其经过定位元件或凸轮的起伏或波状表面上时上下移动。

适当地，起伏或波状表面的凸角和沟槽的周期性与磁体的数量和布置一致，使得当磁体暂时彼此靠近时，第二磁体被移动至更靠近第一磁体，并在其它时间被移动至彼此更加远离。

适当地，第二元件的旋转轴是可变的，以在磁体暂时彼此靠近时允许第二磁体移动至更靠近第一磁体，并在其它时间彼此更远离。

适当地，第二元件包括一对或多对柔性的或铰接的臂或杆，由此，所述臂或杆经由轴承或刷在一个或多个凸起的区域上通过，以使排斥力最大化并使第一磁体和第二磁体的吸引力最小化。

适当地，第二元件包括一对或多对柔性或铰接的臂或杆，由此当没有通过两个彼此靠近的磁体的排斥而使一对臂或杆中的一个臂或杆移动时，由于彼此靠近的另外两个磁体的排斥力而致使同一对臂或杆中的另一个臂或杆移动。

适当地，该设备可以包括：一对旋转盘形式的间隔开的第二元件，其包括多个第二磁体；两个第二元件之间的中央静态盘；以及至少一个细长的第一磁体，该至少一个细长的第一磁体在这两个第二元件之间以一定角度延伸穿过中央静态盘，使得细长的第一磁体的相反磁极在第二元件的相反侧。

该设备可以进一步包括与可移动的第二元件连通的至少一个转换器，以将第二元件的动能转换成电能。该至少一个转换器可以包括发动机、涡轮机或发电机。

电能可以被存储在例如可再充电电池中、被传输到电气网络或电网，或者被与该设备通信或者该设备为其一部分的装置使用。

根据另一方面，但不一定是最广泛的方面，本发明涉及一种包括使用前述设备的能量产生方法。

根据另一方面，但不一定是最广泛的方面，本发明涉及一种能量产生方法，其包括：

将至少一个第一磁体安装到第一元件；

将至少一个第二磁体安装到第二元件，其中，第二元件可相对于第一元件移动；

将该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体取向为使得第一磁体和第二磁体的共同磁极暂时彼此靠近，从而在该至少一个第一磁体和该至少一个第二磁体之间产生排斥磁力，以使第一元件和第二元件之间发生相对运动；和

通过与第一元件和/或第二元件通信的至少一个转换器，将移动的第一元件和/或第二元件的动能转换为电能。

通过下面的详细描述，本发明的另外的特征和/或方面将变得显而易见。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中，相同的附图标记指代相同的特征。在图中：

图1是根据本发明一些实施例的能量产生设备的平面图；

图2是作为能量产生系统的一部分的图1中所示的设备的示意图；

图3是示出使用图1所示的设备的能量产生方法的总流程图；

图4是根据本发明其它实施例的能量产生设备的侧视图；

图5是根据本发明的一些实施例的定位元件或凸轮的透视图；以及

图6是根据本发明的一些其它实施例的能量产生设备的示意图。

技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的相对尺寸可以被扭曲和/或一些元件可以被省略以帮助改进对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

本发明的实施例涉及用于能量产生的系统，方法和设备，特别是包括产生运动的磁体的构造或布置，该运动例如但不限于旋转运动、直线运动或振荡运动。

参考图1，其示出了根据本发明实施例的能量产生设备10。能量产生设备10包括第一元件12和第二元件16，第一元件12包括至少一个第一磁体14，第二元件16包括至少一个第二磁体18。第二元件16相对于第一元件12可移动。该至少一个第一磁体14和至少一个第二磁体18取向为使得第一磁体14和第二磁体18的共同磁极暂时彼此靠近，从而在该至少一个第一磁体14和至少一个第一磁体14之间的排斥磁力引起第一元件和第二元件之间的相对运动，并且在该实施例中，引起第二元件16相对于第一元件12运动。第一磁体14和第二磁体18的引起第一和第二元件的相对运动的取向可以以将在本文中描述的各种方式来实现。

在一些实施例中，例如在图1中所示的实施例中，第二元件16相对于第一元件12可旋转，使得当该至少一个第一磁体14和该至少一个第二磁体18的共同磁极临时地彼此接近时，共同磁极之间的排斥磁力使第二元件16相对于第一元件12旋转。

该共同磁极可以是磁体的北极或南极。因此，当该至少一个第一磁体14和该至少一个第二磁体16的北极彼此暂时靠近时，可以实现排斥力。备选地，当该至少一个第一磁体14和该至少一个第二磁体18的南极暂时彼此靠近时，可以实现排斥力。

如图1的实施例中所示，第一元件12包括多个第一磁体14，第二元件16包括多个第二磁体18。在图1中所示的实施例中，第一元件12包括四个第一磁体14，第二元件16包括四个第二磁体18。然而，可以使用更少或更多的第一磁体14和第二磁体18。在一些实施例中，可以在第一元件12上提供连续系列的第一磁体14，并且可以在第二元件16上提供连续系列的第二磁体18。

参考图1，多个第一磁体14中的磁体在第一元件12上间隔开。在一些实施例中，第一磁体14间隔开相等的距离，或者间隔开基本上相等的距离。在一个优选的实施例中，第一磁体14围绕第一元件12上的第一圆形路径20的周边以相等的距离或基本上相等的距离间隔开。

如图1所示，该多个第二磁体18的磁体在第二元件16上间隔开。在一些实施例中，第二磁体18以相等的距离间隔开，或者以基本上相等的距离间隔开。在一个优选实施例中，第二磁体18绕第二元件16上的第二圆形路径22的周边以相等的距离或基本相等的距离间隔开。

将理解的是，本发明不限于第一元件或第二元件为圆形，且因此在其中第一元件和/或第二元件为非圆形的实施例中，可以将磁体安装到相应的第一元件和/或第二元件上，例如在第一元件和/或第二元件的周边周围。

参考图1，第一磁体14被安装到第一元件12，并且该至少一个第二磁体18被安装到第二元件16，其取向使得在第二元件16的运动方向上的磁排斥力最大。在一些实施例中，该至少一个第一磁体和第二磁体14、18分别安装到第一元件和第二元件，以最大化第二元件的旋转速度。

在图1中所示的实施例中，第二磁体18在第二元件16上均等地间隔，使得所有四个第二磁体18同时与第一元件12上的第一磁体14对准。因此，同时地，该四个第二磁体18中的每一个被第一元件12上的相应的第一磁体14排斥，从而使瞬时磁排斥力最大，并使第二元件16相对于第一元件12沿顺时针方向旋转。

将理解的是，在图1中所示的实施例中，第一元件12是固定的，并且第二元件16关于或相对于第一元件12可旋转。

在其它实施例中，第二元件16是固定的，并且第一元件12相对于第二元件16是可旋转的。在这样的实施例中，磁体的角度和取向可以与图1所示的角度和取向不同。

在一些实施例中，构想到第一元件12和第二元件16都不固定，并且第一磁体14和第二磁体18之间的排斥磁力使第一元件和第二元件两者都运动。

在图1中所示的实施例中，第二元件16安装在至少一个无摩擦轴承24上，以使第二元件16的动能最大。

在一些实施例中，如图1所示，第二元件16与第一元件通过间隙26间隔开。间隙26的大小将取决于设备的特定应用。在设备10的一些实施例中，间隙26包括在第一元件12和第二元件16之间的气隙。在一些优选实施例中，设备10包括在第一元件12和第二元件16之间的真空以进一步减少可能由于气流引起的摩擦或阻力。

参考图2，该设备10还包括至少一个与可移动的第二元件16连通的转换器28，以将第二元件16的动能转换成另一种形式的能量，例如电能。该至少一个转换器28可以包括发动机、涡轮机或发电机。

电能可以被存储在例如可充电电池30中，被传输到电气网络或电网32，或者被与该设备通信或者该设备10是其中一部分的装置34使用。

在备选实施例中，第一磁体14和第二磁体18并非都同时对准。例如，第一磁体14和第二磁体18可以被布置为使得至少一个第一磁体14和至少一个第二磁体18在任一时候对准。这样，可以在第一磁体14和第二磁体18之间获得更恒定的排斥力，而不是产生脉动或随时间变化的排斥力。还应当理解，本发明不限于分别包括相同数量的第一磁体14和第二磁体18的第一元件12和第二元件16。在一些实施例中，与第二元件16包括的第二磁体18相比，第一元件12可以包括更多的第一磁体14。在一些实施例中，与第一元件12包括的第一磁体18相比，第二元件16可以包括更多的第二磁体18。

还构想到，在一些实施例中，设备10包括多个水平的第一磁体14和第二磁体18。例如，第一元件12可以包括第一水平的第一磁体14和第二水平的第一磁体14。对应地，第二元件16可包括第一水平的第二磁体18和第二水平的第二磁体18。第一元件12上的第一水平的第一磁体14至少暂时地与第二元件16上的第一水平的第二磁体18对准，且第一元件12上的第二水平的第一磁体14至少暂时地与第二元件16上的第二水平的第二磁体18对准。可以选择水平的数量、磁体的数量和磁体的间距来确定第一磁体和第二磁体之间的排斥力的强度和时间变化。

在一些实施例中，能量产生设备10在安装到第一元件12的该至少一个第一磁体14和安装到第二元件16的该至少一个第二磁体18之间包括磁屏蔽元件40。该磁屏蔽元件40在其中包括在该至少一个第一磁体14和该至少一个第二磁体18对准的位置处或周围的至少一个孔或开口42。在图1中所示的实施例中，磁屏蔽元件40在其中、在每对第一磁体14和第二磁体18对准的位置处包括四个孔或开口42。该磁屏蔽元件40由比周围的介质更好地传导磁通线的—即与周围的介质相比具有高的磁导率的—任何合适的材料制成。可以适用于磁屏蔽元件40的材料的示例包括但不限于镍铁高导磁率合金、坡莫合金和其它具有高磁导率的已知材料。因此，当第一磁体14和第二磁体18未对准时，该磁屏蔽元件40屏蔽第一磁体14和第二磁体18之间的磁场，以减小由磁体14、18的相反磁极之间的任何吸引引起的任何电阻。该磁屏蔽元件40中的孔或开口42允许第一磁体14和第二磁体18在对准时排斥。

参考图5，在一些实施例中，该能量产生设备10包括至少一个定位元件或凸轮44，以控制该至少一个第一磁体14和/或至少一个第二磁体18的位置和/或取向。在一些实施例中，至少一个定位元件或凸轮44可以控制安装在第二元件16上的至少一个第二磁体18的位置和/或取向。在一些实施例中，至少一个定位元件或凸轮44可以控制安装在第一元件12上的该至少一个第一磁体14的位置和/或取向。在一些实施例中，至少一个定位元件或凸轮44控制安装在第二元件16上至少一个第二磁体18的位置和/或取向，而至少一个其它定位元件或凸轮控制安装在第一元件16上的至少一个第一磁体14的位置和/或取向。

图5示出了用来至少控制安装在第二元件16上的第二磁体18的位置的定位元件或凸轮44。该定位元件或凸轮44包括起伏或波状表面46，特别是具有正弦表面变化的表面46，其包括多个交替定位的凸角48和沟槽50，以在磁体暂时彼此靠近时将第二磁体18移动至更靠近第一磁体14，并且在其它时间使磁体移动至彼此更加远离。

该定位元件或凸轮44包括中心孔52，该中心孔52允许第二元件16被接收在其中。该定位元件或凸轮44被固定在第二磁体18下方，使得第二磁体18的底面搁置在起伏或波状表面46上。在该实施例中，第二磁体18通过任何合适的方式(例如在柔性臂上或通过铰链)而可移动地安装。因此，当第二元件16由于第一和第二磁体14、18之间的排斥磁力而相对于第一元件12旋转时，第二元件16相对于定位元件或凸轮44旋转。第二磁体18在它们越过起伏或波状表面46的凸角48和沟槽50时上下移动。起伏或波状表面46的凸角48和沟槽50的周期性与磁体的数量和布置一致，使得当磁体暂时彼此靠近时，第二磁体18被移动至更靠近第一磁体14，并且在其它时间被移动至彼此进一步更加远离。因此，排斥力由于彼此更接近的情况而被最大化或而至少被增大，并且在其它时间磁体之间的任何吸引力被最小化或至少被减小。

在一些实施例中，第二元件16为包括多个第二磁体18的旋转盘的形式。第二元件或盘16的旋转轴是可变的，其允许盘16在该盘旋转时波动或摆动。当磁体14、18暂时彼此靠近时，可变的旋转轴允许第二磁体18被移动至更靠近第一磁体14，并且在其它时间被移动至彼此更加远离。这使排斥力最大化并且使吸引力最小化。

在一些实施例中，第二元件16包括一个或多个柔性或铰接的臂或杆，它们通过轴承或刷而穿过一个或多个凸起区域，以使排斥力最大化，并使吸引力最小化。在该实施例的变型中，可以采用一对或多对臂或杆，由此当没有通过两个彼此靠近的磁体的排斥力而导致该对臂或杆中的一个移动时，由于彼此靠近的另外两个磁体的排斥力而致使同一对臂或杆中的另一个臂或杆移动。

在一些其它实施例中，本文描述的实施例的特征可以被复合来倍增产生的能量。例如，参考图6，能量产生设备的一些实施例包括旋转盘形式的一对间隔开的第二元件16，其包括多个第二磁体18。为清楚起见，图6仅示出了每个盘的单个第二磁体18。能量产生设备包括在两个第二元件16之间的中央静态盘56。至少一个细长的第一磁体14在两个第二元件16之间以一定角度延伸通过中央静态盘56，使得该长的第一磁体14的相反磁极在该第二元件16的相反侧上。因此，在每个第二元件中重复由彼此邻近的两个磁体的排斥磁力引起的推动。

根据另一方面，本发明涉及一种能量产生方法，其包括使用设备10。

根据另一方面，并参考图3，本发明涉及一种能量产生方法300。在302，该方法包括将至少一个第一磁体14安装到第一元件12。在304，该方法包括将至少一个第二磁体18安装到第二元件16，其中第二元件16相对于第一元件12可移动。在306，该方法包括将至少一个第一磁体14和至少一个第二磁体18取向为使得第一磁体14和第二磁体16的共同磁极例如北极或南极，暂时彼此靠近，从而在至少一个第一磁体14和至少一个第二磁体16之间产生排斥磁力，以便在第二元件16和第一元件12之间引起相对运动。在308，该方法包括利用与移动的元件连通的至少一个转换器28将移动的元件的电能转换为电能。

应当理解，本发明不限于通过由磁排斥力引起的旋转运动来产生能量。在一些实施例中，第二元件16相对于第一元件12表现出往复直线运动，使得当至少一个第一磁体14和至少一个第二磁体18的共同磁极彼此暂时靠近时，共同磁极之间的排斥磁力使第二元件16相对于第一元件12直线地运动。例如，参考图4，可以将第一条形磁体14放置在第一元件12的相对端处或朝向第一元件12的相对端，其为直线轨道36的形式。第一磁体14之一具有一个磁极，例如向内面向轨道36的北极，而另一个第一磁体14具有相反的磁极，例如南极，相应地向内面向轨道36。第二磁体18以无摩擦或基本无摩擦的方式安装到轨道36，使得第二磁体18可沿该轨道滑动。在该示例中，第二磁体18的北极面对第一磁体14中的一个的北极，并且第二磁体18的南极面对第一磁体14中的另一个的南极。因此，当第二磁体18被设置为沿轨道36，例如沿第一磁体14的方向，进行直线运动时，当靠近第一磁体14时，第二磁体18的北极被第一磁体14的北极排斥，从而使第二磁体18沿着轨36在相反的方向上往回移动。当靠近另一个第一磁体14时，第二磁体18的南极被第一磁体14的南极排斥，从而使第二磁体18沿轨道36在原始方向往回移动，以便重复该循环。

可以使用上述用于能量转换和能量存储的部件、以本领域技术人员将理解但是仍落入本发明的范围内的任何适当的修改从往复直线运动产生能量。

因此，本发明的实施例解决或至少改善了前述问题中的至少一些。例如，本发明基于在一个或多个第一磁体14和第二磁体18之间的磁排斥力产生动能，其被转换成例如电能，其比许多传统的使用化石燃料的能量产生方法更环保。本发明涉及元件的简单构造，与许多已知的可再生能量产生系统相比，该构造实施起来更简单且成本更低。而且，本发明不依靠盛行的天气条件，例如足够的风、降雨、水流或流动或者足够的太阳辐照，来使本发明操作或充分地操作。本发明还可以根据特定应用进行扩展，且因此可以构想本发明可以实现为家庭和工业用途两者。

在本说明书中，术语“第一”、“第二”等旨在在本发明的不同特征之间进行区分，而不旨在将本发明限制为特定的实施顺序，除非上下文另有指示。

在本说明书中，术语“包括”、“包含”或类似术语旨在表示非排他性的包括，使得包括一系列元件的设备不仅仅包括那些元件，而是可以很好地包括未列出的其它元件。

在本说明书中对任何现有技术的引用不是并且不应被认为是对现有技术形成公知常识的一部分的承认或任何形式的暗示。

将理解的是，本发明不限于在此描述的特定实施例。本领域技术人员将从本文所述的特定实施例中识别出各种变型，这些变型仍将落入由所附权利要求书确定的本发明的范围内。