电能存储装置

申请号 CN200710165609.4 申请日 2007-10-23 公开(公告)号 CN101227104A 公开(公告)日 2008-07-23
申请人 北极光股份有限公司; 发明人 赖锜; 汤姆·艾伦·阿甘;
摘要 一种用以储存 电能 的装置,此种装置具有一第一 磁性 单元,一第二磁性单元以及一介电区,其中的第一磁性单元具有一第一磁性区以及一第二磁性区,第二磁性单元具有一第三磁性区以及一第四磁性区。介电区被配置于第一磁性单元及第二磁性单元之间,并且被利用来储存电能,而第一磁性区、第二磁性区、第三磁性区以及第四磁性区的双极则是被利用来防止电能 泄漏 。
权利要求

1.一种电能储存装置,其特征在于,包含:
一第一磁性单元,具有一第一磁性区及一第二磁性区;
一第二磁性单元,具有一第三磁性区及一第四磁性区;
一介电区配置于该第一磁性单元及该第二磁性单元之间;
其中该介电区是被用以储存电能,以及具有多个双极的该第一磁性区、该 第二磁性区、该第三磁性区及该第四磁性区是被用以防止电能泄漏
2.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中该介电区为一 薄膜
3.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中该介电区是为 介电材料所构成。
4.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,更包含一第一传导 区配置于该第一磁性区及该第二磁性区之间。
5.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,更包含一第二传导 区配置于该第三磁性区及该第四磁性区之间。
6.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中该第一磁性区、 该第二磁性区、该第三磁性区及该第四磁性区每一个为一薄膜。
7.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,更包含多个金属组 件分别配置于该第一磁性区、该第二磁性区、该第三磁性区及该第四磁性区周 围,用以分别控制该第一磁性区、该第二磁性区、该第三磁性区及该第四磁性 区的该些双极。
8.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中当该电能储存 装置储存着电能时,该第一磁性区及该第二磁性区的该些双极是不相同。
9.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中当该电能储存 装置储存着电能时,该第三磁性区及该第四磁性区的该些双极是不相同。
10.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中当于充电该电 能储存装置时,该第一磁性单元及第四磁性单元与一电源耦接。
11.如权利要求1所述的电能储存装置,其特征在于,其中当于放电该电 能储存装置时,该第一磁性单元及第四磁性区与一负载组件耦接。
12.一种电能储存装置,其特征在于,包含:
多个磁性单元,其中每一该磁性单元具有两磁性区:
多个介电区分别配置于两相邻的该磁性单元之间;
其中该介电区是被用以储存电能,以及具有多个双极的该磁性区是被用以 防止电能泄漏。
13.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,其中该介电区为 多个薄膜。
14.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,其中该介电区是 为介电材料所构成。
15.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,更包含多个导体 区分别配置于每一该磁性单元的该两磁性区之间。
16.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,其中该磁性区为 多个薄膜。
17.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,更包含多个金属 组件分别配置于该磁性单元的该磁性区周围,用以分别控制该磁性区的该双 极。
18.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,其中当该电能储 存装置储存着电能时,每一该些磁性单元的该两磁性区的双极是不相同。
19.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,其中当于充电该 电能储存装置时,该些磁性单元的该磁性区中,是有部分与一电源耦接。
20.如权利要求12所述的电能储存装置,其特征在于,其中当于放电该 电能储存装置时,该磁性单元的该磁性区中,是有部分与一负载组件耦接。

说明书全文

技术领域

发明是有关于一种电能储存装置,特别是有关于一种用以储存电能的磁 性设备。

背景技术

能源的储存部件在我们的生活的中占了重要的一部分,例如用于电路中的 电容以及用于可携式装置的电池之类的组件,电能储存部件影响了电子装置的 执行效能以及作业时间。
然而,现有的能源储存部件具有一些问题。举例而言,电容具有因为漏电 流而降低整体效能的问题,而电池则具有因为部分充/放电的记忆效应而降低 整体效能的问题。
磁阻效应(Giant Magnetoresistance Effect,GMR)是一种能够自具有薄磁 性或薄非磁性区的结构中,所观测到的量子物理效应。巨磁阻效应显现出了电 阻对外加电场产生反应时,从零场(zero-field)高阻抗状态至高场(high-field)低 阻抗状态时的显著变化。
因此,可以利用巨磁阻效应来作成高效能绝缘体,如此具有巨磁阻效应的 装置能够被用来储存电能。从上述理由看来,对于此种具有巨磁阻效应的电能 储存装置是有着实际的需求。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种电能储存装置。
依据本发明的一种实施例,本装置具有一第一磁性单元,一第二磁性单元 以及一介电区,其中的第一磁性单元具有一第一磁性区以及一第二磁性区,第 二磁性单元具有一第三磁性区以及一第四磁性区。介电区被配置于第一磁性单 元及第二磁性单元之间,并且被利用来储存电能,而第一磁性区、第二磁性区、 第三磁性区以及第四磁性区的双极则是被利用来防止电能泄漏
在符合本发明的另一实施例中,本电能储存装置具有多个磁性单元及多个 介电区,其中每个磁性单元都含有两个磁性区,而介电区则是分别被配置于两 相邻的磁性单元的间。这些介电区系被用来储存电能,而具有双极的磁性区则 是被用来防止电能泄漏。
和一般所理解的相同,前述的概略性说明以及下述的细节性说明皆是以范 例说明的方式进行,并且是用以对本发明中宣告申请专利范围的部分提供更进 一步的解释。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的 限定。

附图说明

为让本发明的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,所附 图式的详细说明如下:
图1是符合本发明的一实施例的一电能储存装置;
图2是本发明的装置在依据本发明的一实施例充电时的示意图;
图3是本发明的装置在依据本发明的一实施例放电时的示意图;
图4是符合本发明的另一实施例的一电能储存装置。
其中,附图标记
110、110a-110c、120:磁性单元
114、114a-114c、118、118a-118c、124、128:磁性区
130、130a、130b:介电区
113、113a-113c、117、117a-117c、123、127:双极
115、115a-115c、125:传导区
260:电源
370:负载组件

具体实施方式

接下来会参照到本发明的较佳实施例的详细说明,其中所提到的范例会连 同图式一同进行说明。在任何可能的情况的下,图式及说明中所使用的相同的 参考数标都代表了相同的或类似的部件。
在本说明中,是以能够简明地解释本发明的基本原理作为出发点来表示当 中所有的图式,而自本说明中的图式,从用以组成本发明实施例的各个部件的 数量、位置、关联性及尺寸等观点来看,所引伸而出的各种概念将会于本说明 当中解释,或亦能在了解了本发明说明的内容之后,为本发明相关技术领域的 技艺者所理解。
图1是符合本发明的一实施例的电能储存装置,此种电能储存装置具有 一第一磁性单元110、一第二磁性单元120以及一介电区130。第一磁性单元 110具有一第一磁性区114以及一第二磁性区118,而第二磁性单元120则具 有一第三磁性区124以及一第四磁性区128。介电区130被配置于第一磁性单 元110及第二磁性单元120之间,并且介电区130是被用来储存电能,而第一 磁性区114、第二磁性区118、第三磁性区124及第四磁性区128所具备的双 极(如双极113、117、123及127)则是被用来防止电能泄漏。
介电区130为一层薄膜,并且其是由介电材料所构成,如酸钡(BaTiO3) 或二化钛(TiO3)。然而,介电材料并非完美的绝缘体,所以此时仍会有少量 的电流流经介电区130。
因此,本电能储存装置更具有配置在第一磁性区114及一第二磁性区118 之间的一第一传导区115,配置在第三磁性区124及一第四磁性区128之间的 一第二传导区125。藉由控制磁性区114、118、124及128的双极113、117、 123及127,可以决定第一传导区115及第二传导区125是被用来做为导体或 绝缘体。
也就是说,当第一传导区115及第二传导区125被视为两个绝缘体时,第 一磁性单元110及第二磁性单元120必须阻止电流的流通(即电能泄漏)。第一 磁性区114、第二磁性区118、第三磁性区124及第四磁性区128皆为薄膜, 各具有双极的这四个磁性区皆被用以防止电能泄漏。
本装置更具有分别配置于第一磁性区114、第二磁性区118、第三磁性区 124及第四磁性区128周围的多个金属组件(未绘示于图式中),用以分别控制 第一磁性区114、第二磁性区118、第三磁性区124及第四磁性区128的双极 113、117、123及127。设计者或使用者可以利用这些金属组件来施加外加电 场以控制这些磁性区的双极。
自前述内容可知,设计者能够利用控制磁性区114、118、124及128的双 极113、117、123及127,并且配合利用介电区130以储存电能并且防止电能 泄漏。当本装置储存着电能时,在第一磁性单元110中,第一磁性区114的双 极113(←)及第二磁性区118的双极117(→)是不同的,而在第二磁性单元120 中,第三磁性区124的双极123(←)及第四磁性区128的双极127(→)也是不 同的。因此,第一磁性单元110及第二磁性单元120防止了电能泄漏,并且介 电区130亦得以储存着电能。
也就是说,当第一磁性单元110的双极113及117为不同的时候,且第二 磁性单元120的双极123及127亦为不同的时候,第一磁性单元110及第二磁 性单元120成为了绝缘体,电流泄漏的现象得以藉此解决。在解决了电流泄漏 的现象之后,电能的储存时间能够更长,电能的损失也能够更少。
值得注意的是,符号“→”仅是用来表示磁性区的双极,并非用来限制双 极的方向。
图2是本装置在依据本发明的一实施例进行充电时的示意图。当对本装 置充电时,第一磁性单元110及第二磁性单元120会与一电源260耦接,此时 电能会自电源260输入介电区130。
图3是本装置在依据本发明的一实施例进行放电时的示意图。当本装置 在放电时,第一磁性单元110和第二磁性单元120会耦接至一负载组件370, 此时电能会自介电区130往负载组件370输出。
电源或负载组件能够容易地对磁性区114、118、124及128的双极造成影 响,使得磁性单元110及120因此无法具有很好的绝缘效应,让电流能够穿透 这些磁性区。
本电能储存装置可被视为具有大容量的电容,甚至可将本装置当作一个电 池来使用,而且本装置虽具有电池的功能但却没有电池的记忆效应的问题。也 就是说,在对本装置进行完整性或部分性充电/放电时,不会有效能上的损失。
除此之外,亦可以利用本装置来建立一个大型的平行组件数组以得到一个 更加庞大的能量储存体。进一步来说,可将多个本发明的装置如图4所示一 般堆栈起来以得到一个更加庞大的能量储存体。
图4所示的实施例中使用了三个磁性单元110a、110b、110c以及两个介 电区130a和130b。本电能储存装置具有数个磁性单元110a、110b、110c以 及数个介电区130a和130b。每个磁性单元具有两个磁性区,例如磁性单元110a 具有两个磁性区114a及118a。介电区则是分别被配置于两邻近的磁性单元之 间,例如介电区130a被配置在相邻近的磁性单元110a及110b之间;例如介 电区130b被配置在相邻近的磁性单元110b及110c之间。这些介电区130a 及130b是被设计用来储存电能,而具有双极113a、117a、113b、117b、113c 及117c的磁性区114a、118a、114b、118b、114c及118c则是被设计用来防 止电能泄漏。
本装置更具有多个传导区,其中这些传导区分别被配置在每个磁性单元的 两磁性区之间,例如传导区115a被配置于磁性单元110a中的磁性区114a及 118a之间,以及传导区115b被配置于磁性单元110b中的磁性区114b及118b 之间。
除此之外,本装置亦具有分别配置于这些磁性区周围,用以控制这些磁性 区的双极的多个金属组件(未表示于图式中)。
当本装置中储存着电能的时候,每个磁性单元中的两个磁性区的双极会不 同。举例而言,当本装置中储存着电能的时候,磁性单元110a中的磁性区114a 及118a的双极113a及117a是不同的,以及磁性单元110b中的磁性区114b 及118b的双极113b及117b也是不同的。
当对本装置进行充电的时候,会有部分的磁性区与一电源耦接,而当对本 装置进行放电的时候,则会有部分的磁性区与一负载组件耦接。也就是说,当 对本装置进行充电或放电的时候,磁性区114a及118c会与电源或负载组件耦 接,或是所有的磁性区皆与电源或负载组件耦接。
当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情 况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
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