本发明涉及一个电子设备的电源部分的结构及作为一个独立 电源的结构。

迄今为止，以锰干电池为代表的干电池和碱性干电池被普通用 作为电源设备，特别是盘型锂电池被用于小型设备。

发电机是一个很大的设备，它不可能安装在手提式设备中。即 使把它缩小，也很难应用它，因为它只产生很少量的能量，这个能很 快就会被用尽。

因此，在过去电池通常用作为手提式设备的电源设备。不过， 现有技术的电池有一个问题，即它的电能在使用中被释放掉。图80 是锰干电池和碱干电池当其在10Ω下连续被放电时候的放电特性。 实线表示锰干电池的放电特性，虚线表示碱干电池的放电特性。如 图所示，锰干电池的寿命大致是8小时，碱干电池的寿命大约是20小 时，因此，就存在一个在这些电池被使用以后如何处理的问题。目 前，因为废物处理问题十分突出，就造成一个很大的社会问题。另 一方面，可再充电电池也存在一个问题，它的充电作用变坏。

电池存在的另一个问题是当它的能量被用尽的时候，它就会造 成，例如，使用报警设备时出现麻烦。在没有这种电池的乡村中使 用这种设备也会造成麻烦。因此，就需要这样的装置，操作这种设 备而不需要电池。

还有，今天随着对便携式设备的需要，已经根深蒂固地希望始 终充满电以避免任何危险，它对于满足这种需要是必需的。

因此，本发明的一个目的是通过提供一种电源设备解决上述问 题，其特征在于：

1)它允许使用这样的设备，即使该设备的电池通过短时间的充 电而被用尽。

2)它允许电池被充电而无充电器

3)它增加了安全性；

4)它不造成处理问题；

5)它使设备成本降低，因为该电池是一个监时利用的电池，就 避免了废物；

6)它能满足总是充满电的要求的避免任何危险发生。

为了解决上述问题，本发明采用下述方法：

[1]在一个电源设备中包括用于在旋转运动时输入动能的机构 (输入机构)；一个机构(加速机构)，与输入机构相连，用于增加旋转 速度；一个机构(发电机)，与加速机构相接，用于把已被加速的旋转 运动转化为电力；一个电路(控制电路)，与发电机相连接，用于控制 发出的电力；一个电池(二次电池)，可重复地充电放电，它与控制电 路相连接；一个正电极输出端(Vdd端)和一个接地电极端(GND端)与 控制电路相接；一个在加速机构中的增加速度系数被设置到输入旋 转的50到100倍的一个值；发电机产生的电是直流电；控制电路有一 个整流元件(串联整流元件)，它的阳极与发电机的一个输出端相连， 它的阴极端与串联发电机和Vdd输出端之间的Vdd端相连，一个整流 元件(并联整流元件)，它的阴极端连在发电机和串联整流元件之间， 它的阳极端被连到GND端；并且二次电池的正极被连到串联整流元 件的阴极端，二次电池的负极被连到GND端。

[2]在该装置中，并联整流元件的反向耐压是1.8±0.15V。

[3]在装置1和2中，至少一个串联整流元件和并联元件是由MOS 晶体管组成的。

[4]在该装置中，串联整流元件具有一个恒压输出机构，它包括 一个参考电压部分，一个误差放大电路，一个输出电压反馈电阻，一 个MOS管，其中晶体管基体(Sub)是浮动的，一个GND端。

[5]在一个电源设备中，包括一个机构(输入机构)，用以输入旋 转运动的动能；一个机构(存储机构)与输入机构相连，用于存储动 能；一个机构(速度增加机构)，与存储机构相连接，用以增加存储机 构释放出的旋转速度；一个机构(速度调节机构)，与速度增加机构 相连，用于制动旋转以调节旋转速度；一个机构(发电机)，与速度增 加机构相连接，把速度已被增加的旋转转化为电能；一个电路(控制 电路)，与发电机相接，用于控制产生的电能；一个正极输出端(Vdd 端)和一个接地端(GND端)与控制电路相接：发电机被这样构成，以 便通过磁化成多个磁极的激磁磁体(field magneton)产生电力，磁 子在电枢两边旋转并移动，电枢包括经过一个绝缘膜的半导体基片 上形成的导成层线圈组件。

[6]在该装置5中，控制电路根据输出端Vdd的电压来电控速度 调节机构。

[7]在装置5中，进一步包括一个电池(二次电池)，它可以被反 复充电和放电，并与控制电路相连接。

[8]在一个电源设备中，它包括一个机构(输入机构)，用以输入 旋转运动的动能；一个机构(储能机构)，与输入机构相接，用以储存 功能；一个机构(速度增加机构)，与储能机构相连接，用以增加储能 机构释放出的旋转速度；一个机构(变速机构)，与加速机构相接，用 于改变速度放大系数；一个机构(发电机)，与加速机构连接，用于把 已经改变速度的旋转转化为电能；一个电路(控制电路)，与发电机 连接，用于控制所产生的电能；一个正电极输出端(Vdd端)和一个接 地电极端(GND端)与控制电路连接；该控制电路是这样被构成的，以 便它具有电气控制变速机构的功能，即按照输出Vdd端的电压进行 控制。

[9]在装置8中，还包括一个可反复充放电的电池(二次电池)， 它与控制电路连接。

[10]在一个电源设备中，该电源设备具有一个输出旋转动能的 机构(输出机构)；一个机构(储能机构)，与输入机构连接，用以储存 动能；一个机构(加速机构)，与储能机构连接，用于增加储能机构释 放出的旋转速度；一个机构(变速机构)，与加速机构连接，用于改变 一个速度放大系数；一个机构(发电机)，与加速机构相接，用于把速 度凸改变的旋转变为电能；一个电路(控制电路)，与发电机连接，用 于控制所产生的电力；一个正极输出端(Vdd端)和一个接地电极端 (GND端)，与控制电路连接；一个发电机的结构是这样的，以便通过 当一个电流(磁场电流)通过的时候，已被磁化(励磁)的激磁磁体 (field magneton)，和一个包括至少三个Y型连接的线圈的电枢，并 通过相对于电枢旋转和移动激磁磁体来产生电；控制电路是这样构 成的，以便具有根据输出端Vdd的电压来控制磁场电流的作用。

[11]在装置10中，还包括一个可以反复充放电的电池(二次电 池)，与控制电路相接。

[12]在装置10或11中，按照励磁电流，发电机具有一个控制高 速机构的作用。

[13]在装置10或11中，控制电路具有根据输出Vdd端的电压来 电气控制变速机构的作用。

[14]一个电源设备，它包括一个机构(输入机构)用于输入旋转 运动的动能；一个机构(储能机构)，与输入机构相接，用于储存动能； 一个机构(加速机构)，与储存机构相接，用于增加储存机构释放出 的旋转速度；一个机构(速度调节机构)，与加速机构相接，用于制动 旋转以调节旋转速度；一个机构(发电机)，与加速机构相接，用于把 已经改变速度的旋转转化为电力；一个电路(控制电路)，与发电机 相接，用于控制所产生的电力；一个正极输出端(Vdd端)和一个接地 电极端(GND端)与控制电路相接；发电机这样被构成，以便通过在电 流(磁场电流)被流过的时候被磁化的激磁磁体和一个包括至少三 个Y型连接的线圈的电枢，并通过相对于电枢旋转和移动的激磁磁 体来产生电；控制电路的结构是这样的，以便它具有按照输出端Vdd 的电压来控制励磁电流的作用。

[15]在装置14中，还包括一个可反复充放电的电池(二次电池)。

[16]在装置14或15中，发电机具有按照励磁电流来控制调速机 构的作用。

[17]在装置14或15中，控制电路具有一个根据输出Vdd端电压 来电气控制调速机构的作用。

[18]在装置5-17中，它还包括一个天线；一个天线电接收电路， 手柄时间显示装置；一个检测手柄位置的机构；一个当电输出是来 自Vdd输出端的时候，按照来自天线电的时间信号校正手柄位置的 装置。

[19]在装置7，9，11或15中，还包括一个光接收部分或一个无线 电接收部分和一个装置(光/无线电-电转换器)，用于把光或无线电 转化成电；一个控制电路，具有控制光/无线电转化为电转换器的功 能，和把被传送的电充电到二次电池的功能。

[20]在装置10到17中，控制电路具有一个把所产生的电进行整 流的装置，和一个包括整流器元件的整流元件，它是MOS晶体管。

[21]在装置10到17中，励磁电流控制是脉冲宽度调制。

[22]在装置10-17中，励磁电流控制是频率调制。

[23]在装置12和16中，激磁磁体朝向电枢的平面有一个15到 45的角。

[24]在装置12和16中，其中变速机构或调速在速度增加/减少 操作中具有一个磁滞现象。

[25]在装置5-17中，激磁磁体有一个惯性轮(飞轮)，它与转子 轴同轴转动。

[26]在装置7，9，11，15和19中，控制电路具有一个开关作用，用 于按照Vdd输出端的电压把从二次电池输出的电力输出给Vdd输出 端。

[27]在装置7，9，11，15和19中，控制电路通过加速/减速中的磁 滞作用控制变速机构或调速机构，并且按照二次电池的电压控制要 改变的磁滞作用。

[28]一个电源设备，包括一个机构(输入机构)，用于输入旋转 运动的动能；一个机构(加速机构)与该输入机构相接，用于增加旋 转的速度；一个机构(发电机)，与加速机构相接，用于把速度已经增 加/减小了的旋转运动转化为电；一个电路(控制电路)，与发电机相 接，用于控制所产生的电；一个正电极输出端(Vdd端)和一个接地电 极端(GND端)，与控制电路相接；发电机这样被构成，以便通过具有 一个用于提供电荷的电极(充电电极)，一个用于取出电荷的电极( 取出充电电及)和一个在充电电极和取出电极之间的介电的转子， 并通过旋转转子使其转速增加来产生电力。

[29]一个电源设备，包括一个水储存机构水坝，作为一个储存 位能的装置；一个机构(水量调正机构)，用于调整从水坝释放的水 量；一个机构(水轮机)，用于把被释放的水转化为旋转运动，一个机 构(发电机)，它与水轮机相接，用于把旋转转化为电力；一个控制电 路，与发电机相连，用于控制所产生的电力；一个电路(DC/AC转换器) ，与控制电路相接，用于把产生的电力转化为具有恒定频率的AC电 流；至少两个AC输出端的极与PC/AC变换器相接；发电机这样被构成， 以便通过具有在电流(场电流)流过时被磁化(励磁)的激磁磁体，和 包括至少三个Y型连接的线圈的电枢，并通过相对于电枢旋转和移 动的激磁磁体来产生电力；控制电路具有按照AC输出端的电压来控 制励磁电流的作用；该电源设备具有至少下述任一个作用；即通过 控制电路按照AC输出端的电压来电气控制水量调节机构，或是用发 电机按照励磁电流来控制水量调节机构。

[30]一个电源设备，它包含一机构(输入机构)用于输入一个旋 转运动的动能；一个机构(速度增加机构)，与输入机构相接，用于增 加旋转速度；一个机构(变速机构)，与速度增加机构相接，用于改变 速度放大因数；一个机构(发电机)，与速度增加机构相接，用于把速 度已经改变的旋转运动转化成电；一个电路(控制电路)，与发电机 相接，用于控制产生的电；一个电路(DC/AC变换器)，与控制电路相 接，用于把产生的电力转化成一个恒定频率的AC电流；一个电池(二 次电池)可以反复地充电和放电，与控制电路相接；至少两个与 DC/AC变换器相接的AC输出端的极；发电机被构成，以便通过具有在 电流(励磁电流)流过时被磁化(励磁)的激磁磁体，和包括至少Y型 连接的三个线圈的电枢，并通过相对于电枢旋转和运动的激磁磁体 来产生电力；电源设备至少具有下面作用中的一个，通过控制电路 根据AC输出端的电压来电气控制变速机构的作用，或者按照发电机 的励磁电流来控制变速机构。

[31]在装置1至27中，一个电气负载被提供在Vdd输出端以便构 成一个电设备。

[32]在装置1至27中，一个电设备在Vdd输出端有一个电负载并 且同时具有一个时间显示作用。

[33]在装置1至27中，一个电设备在Vdd输出端有一个电负载并 且同时具有一个时间显示作用。

[34]在装置1，4，7，9，11和15中，它与一个电路(系统复位电路) 相接，该电路在Vdd输出端有一个电负载；一个第一整流元件，它与 发电机和电负载串联；一个整流元件的阳极端，它同时是来自Vgen 输出端的输出并且通过第二整流元件监视一个电力电压(从阳极端 进并从阴极端出)，以便当电压变得低于一个予定电压(复位电压) 的时候，停止电子设备的工作；并且具有一个根据Vgen输出端的电 压来改变复位电压值的作用。

[35]在装置5，6，10，12，13或14中，它与一个电路(系统复位电 路)相连，该电路具有：一个被包括在控制电路中的可移动的电池； 一个在Vdd输出端的电负载；一个与发电机和电负载串联的第一整 流元件；一个整流元件的阳极端，它同时是来自Vgen输出端的输出， 并且通过第二整流元件(进入阳极端并从阴极端出来)监视一个电 压，以便当该电压低于一个予定电压(复位电压)的时候就停止电子 设备的工作；并且具有按照Vgen输出端的电压来改变复位电压设定 值的功能。

[36]在装置5至28中，存储机构使用了一个螺旋弹簧。

图1是一个系统方块图，它示出按照本发明第一实施例的部分1 的电源设备101和电子设备102；

图2是一个主体平面视图，是本发明的第一个实施例的部分1中 的电源设备的结构；

图3是一个电路图，是本发明第一实施例的部分1中的控制电路 105；

图4是本发明第一实施例的部分2中的控制电路401；

图5是本发明的第一实施例的发电机的立体平面图；

图6a是本发明另一实施例的发电机转子线圈中，线圈602，输出 电极电刷603和转子旋转电极(6电极)601之间的关系；

图7是本发明第一实施例的发电机的输出电流和转子转数之间 的关系图；

图8是一个系统方块图，它表示本发明第二实施例的部分1的电 源设备801和包括该电源设备的电子设备802；

图9是本发明第二实施例的部分1中的电源设备的结构立体平 面图；

图10是一个立体平面图，它表示本发明第二实施例的部分1中 的调速机构；

图11是立体平面图，它表示本发明第二实施例的部分1中的发 电机；

图12a和12b是平面图，它表示用本发明第二实施例的部分1中 的发电机第一方法绕制的线圈1104(chip coil)；

图13a和13b是平面图，表示用本发明第二实施例的部分1中的 发电机的第二方法绕制的线圈1104(chip coil)；

图14是一个简图，表示本发明第二实施例的部分1中的发电机 的线圈1104(chip coil)的一部分；

图15是一个系统方块图，表示本发明第二实施例的部分2中的 电源设备1501和电子设备1502；

图16a，16b和16e是立体平面图，表示本发明第二实施例的部分 2中的调速机构；

图17是一个系统方块图，表示本发明第二实施例的部分3中的 电源设备1701和电子设备1702；

图18是系统方块图，表示本发明第三实施例的部分1中的电源 设备1801和电子设备1802；

图19是系统方块图，它表示本发明第三个实施例的部分2的电 源设备1901和电子设备1902；

图20是本发明第4个实施例的部分1中的电源设备2001和电子 设备2002；

图21是一个电路图，表示本发明第4实施例的部分1中的发电机 2006和电子控制电路2207；

图22a和22b是一个电路图，表示本发明第4个实施例部分1中的 整流部分2101；

图23是电路图，表示本发明第4实施例的部分1中的电压调节电 路(SWR)2103；

图24a是一个电路图，它表示本发明第4实施例的部分1中在电 压调节电路中的IF驱动电路的另一个例；

图25a到25d是表示本发明第4实施例部分1中励磁电流控制状 态；

图26是第二简图，用于解释本发明第4实施例的部分1中励磁电 流的控制；

图27用于解释本发明第4实施例部分1中的励磁电流的控制；

图28是第4简图，用于解释本发明第4实施例部分1中的励磁电 流的控制；

图29是图分解的立体平面图，表示本发明第4实施例的部分1中 电源设备的结构；

图30是立体平面图，表示本发明第4实施例的部分1中的电源设 备的结构；

图31是截面图，表示本发明第4实施例的部分1中的AC发电机；

图32是立体平面图，表示本发明第4实施例的部分1中的AC发电 机的定子(励磁磁体)(field magneton)；

图33是立体平面图，表示本发明的第4实施例的部分1中的AC发 电机的定子(激磁磁体)；

图34a到34d是立体平面图和其它P5，它表示本发明第4实施例 的部分1中AC发电机的转子(电枢)铁芯3102和转子线圈2105的结构；

图35a和35b是部分截面图，表示本发明的第4实施例的部分1中 的AC发电机的变速轮部分3101的第一例；

图36是一个部分截面图，表示本发明第4实施例的部分1中的Ae 交流发电机的变速轮3101的第二例；

图37是一个电路图，表示本发明第4实施例部分1的某种变型中 电气控制电路3701和AC发电机2006；

图38是系统方块图，表示本发明的第4实施例的部分2中的一个 电源装置3801和一个包括该电源装置的电子设备；

图39是一个立体平面图，表示本发明的第4实施例的部分2中的 电源设备的结构；

图40是一个截面图，表示本发明的第4实施例的部分2中的AC交 流发电机；

图41a-41d是局部截面图，表示本发明第4实施例的部分2中变 速机构中的圆锥滚子和行星齿轮；

图42是一个截面图，表示本发明第4实施例的一个第2AC发电机；

图43是一个截面图，表示本发明第4实施例的部分2中的第3AC 发电机；

图44是一个系统方块图，表示本发明第4实施例的部分3中的电 源设备4401和电子设备4402；

图45是一个电路图，表示本发明第4实施例的部分3中的AC发电 机3804和电子控制电路4403；

图46是一个电路图表示本发明第4实施例的部53中的电压调整 电路和2次电池充/放电控制电路4501；

图47是一个系统方块图，表示本发明的第4实施例的部分3中二 次电池充/放电控制电路4608；

图48是一个控制流程图，表示本发明的第4实施例的部分3中发 电机，二次电池输出开关和与SWR电路2103相连接的电压监视开关 电路4603的工作；

图49是一个系统方块图，表示本发明第4实施例的部54中的电 源设备和包括该电源设备的电子设备4902；

图50是一个电路图，表示本发明第4实施例的部分4中在控制电 路4402中的一个逻辑电路，该电路用以驱动电调速机构控制功能；

图51是一个立体平面图，表示本发明第4实施例的部分4中电源 设备的结构；

图52是一个立体平面图，表示本发明第4实施例的部分4中机械 调速控制机构4903；

图53是一个草图，表示一种情况，即本发明的电源设备被应用 于一个手提式话筒或一个PHS中，；

图54是一个草图，表示一种情况，即本发明的电源装置被应用 于一个便携式话筒或PHS中；

图55是一个草图，表示一种情况，即本发明的电源设备被应用 于一个便携式音频设备中；

图56是一个草图，表示本发明的电源设备被应用于一个轻便式 电影摄影机(eom-coder)或一个电子摄影机(AF camera)；

图57是一个草图，表示本发明的电源装置被应用于小型电铃中 的情况(pager)；

图58是一个草图表示本发明的电源设备做成一个按钮形电池 的情况；

图59是一个草图，表示本发明的电源设备被应用于一个电子表 的情况；

图60a至60c是草图，表示本发明的电力设备被应用于电子表的 情况；

图61是一个草图，表示本发明的第4个实施例的部分4的电源设 备用在电子表的一个应用实例；

图62是一个系统方块图，表示一个电源和具有一个时间显示功 能的电子设备的手动设定动能，它是本发明第4实施例的部分4的电 源设备的一个应用实例；

图63是一个系统方块图，表示本发明第5实施例的一个电源设 备6301和一个包括该电源的电子设备6302；

图64a和64b是一个电路图，表示按照本发明的第5实施例的光/ 无线电—电转换部分；

图65是一个立体平面视图，表示本发明的第六实施例的电源设 备的发电机(静电发电机6501)；

图66是一个截面视图的部分，是本发明第六实施例的电源部分 的发电机沿图65A-A′的截面部分；

图67是一个简图，表示本发明的第六实施例的电源设备的电源 发生器的原理；

图68是流程图，表示本发明第六实施例的电源设备的发电机操 作过程；

图69是一个系统方块图，表示本发明第七实施例的一个电源设 备6901；

图70是一个系统方块图，表示本发明的第八实施例中的一个电 源设备7002；

图71是一个立体平面视图，表示本发明的第八实施例的电源设 备；

图72是一个曲线图，表示一个Ni-MH电池的放电特性趋势，用于 解释电源设备和包括该电源设备的电子设备；

图73是一个曲线图，表示一个Ni-MH电池的放电特性的趋势，用 于解释本发明第九实施例的电源设备和包括该电源设备的电子设 备；

图74是一个系统方块图，表示本发明第九实施例的电源设备 7401和电子设备7402；

图75是一个曲线图，表示Ni-MH电池的具体放电特性图的一个 放大部分，用于解释本发明第5实施例的电源设备和包括该电源设 备的电子设备；

图76是一个简图，表示本发明的第九实施例的电子设备的操作；

图77是一个流程图，表示本发明第九实施例的电源设备和包括 该电源设备的电子设备的工作；

图78是部分立体平面视图，表示一个便携式磁带录音机 (earphone stereo)，它是一个便携式设备，即电子设备，它包括本 发明第九实施例的电源设备；

图79是Ni-Cd型二次电池和Ni-MH型二次电池的放电特性；

图80是在以10Ω连续放电时，锰干电时，和碱干电池的放电特 性。    

本发明的最佳实施例将根据附图给予解释。

图1是一个系统方块图，表示本发明第一实施例的部分1中的一 个电源设备101和包括该电源设备的电子设备12。电源设备101包 括一个输入装置部分(以后简称＂输入部分＂)103，用于输入动力，并 把它转化为一个旋转运动，接着是一个齿轮串(齿轮)机构106，作为 一个增加输入旋转速度的装置，接着是一个发电机104，作为一个将 旋转运动的能量转化为电的装置，接着是一个电气控制电路105，是 稳定所产生的电压和电流的装置，接着是一个二次电池(一个可以 反复充/放电的电池，例如是一个镍-氢(Ni-MH)型电池，一个镍镉( Ni-Cd)电池，或一个锂离子电池(Li ion)，它使用LiCoO2110，作为 充放电装置，一个称为Vdd或Vcc的Vout输出端109与控制电路相接， 一个为GNO或Vss的接地输出端112与控制电路和二次电池相接。电 源101通过输出端109与电负载111相连接，并且构成了一个电子设 备102。这里参考标号(108)表示负载电流Iout，它从Vout109流到 电负载111，并且(107)表示一个充电电流ICHG，它流入二次电池110。

图2是一个立体平面图，表示本发明第一实施例的部分1中电源 设备的结构。一个杠杆201(它可以是牵引绕绳的型式或是夹紧杆 代替旋转杆)和一个连接器部分，用于把它和第一齿轮系相连并作 为输入动能和把动能转换成一个旋转运动的装置，它构成一个上述 的输入部分，一个第一齿轮203，一个第二齿轮204和一个第三齿轮 205构成齿轮系和加速机构106。然后它与发电机104机构相连，发 电机与控制电路通过发电机输出电缆206电气相连。这里，当第一 齿轮转动一次时候发电机的转子的转数(以后再描述)，发电机就称 为速度放大因数。虽然未示出，按照所要求的速度放大因数。它可 能提供一个第4或第5齿轮。同样由于需要可以提供一组发电机。 还有，虽然二次电池110的示出好象它是被包括在如图1的电源设备 之中，但它也可能作这样的安排，由于需要而被移动(当它损坏的时 候，去外部充电或替换，)。)

图3是一个电路图，表示本发明第一实施例的部分1中的控制电 路105。它包括一个Schottky(消特基)二极管301，用于防止反向电 流(该电流从二次电池反向流到转子线圈，在发电机停止发电的时 侯)，二极管串在Vdd线路306中，另一个二极管302(续流二极管)，是 用于释放反电动势(一个具有反向极性的电势，它是当发电机转子 停止转动的时候从线圈产生的)。一个滤波电容303进一步稳定电 压，虽然它是可以被省略的。

图3b，是一个等效电路，用于解释本发明实施例中二次电池110 的功能。二次电池具有由一个Zener功能(稳压功能)304和一个电 阻功能(内阻)305组成的功能，电阻功能随充电能量改变。在本实 施例的情况下，利用齐纳(Zener)功能稳定所产生的电压，并把电压 提供给负载。在这种情况下，最好是用镍氢(Ni-MH)电池作为二次 电池，因为Ni-Cd型电池充放电的电压差比Ni-MH电池大，而锂离子 型电池会导起电池破坏，除非其充放电电流是全自控的。

图79是Ni-Cd型第二电池和Ni-MH型二次电池的放电特性图，虚 线7901是当Ni-Cd被充电时候的曲线图，实线部57902是Ni-MH被充 电时的曲线图，实线7903是当Ni-MH被放电时的曲线图，虚线7904是 当Ni-Cd被放电时的曲线图。可以看出，Ni-MH的充放电时间上的电 压差小于Ni-Cd的差。通常，在1.2V系统中许多电子设备当电池电 压达到1.2V或1.0V的时候，采用系统清零。不过，当本发明的电源 设备启动的时候，设备就被启动，二次电池在充电期间被充电(通过 移动或摇动操作杆)，即使在二次电池被放电设备停止工作以后也 如此。不过，在这种Ni-Cd情况下，当操作杆在某种程度上停止工作 时，设备就停止了工作。除非操作杆再绕若干圈，设备才再继续工 作。在本实施例中Ni-MH的情况下，操作杆刚绕5圈，设备状被启动， 其后的连续工作是和充电程度成比例。在这种情况下，实际上，对 于使用本实施例中的Ni-MH来说，这是必需的。

不过，由于Ni-MH电池的情况下，过充电电流也会引起电池的 损坏，所以必须采用1.8V(±0.15V)的Zener作为续流二极管302。实 际上，1.8VZener也存在一个问题，它会引起很大的反向漏电，从而 最好使用MOS晶体管，其连接的方法如图3e和3d中所示。这时，最好 使用合适的管子，以便通过栅-漏耐压(BVS1表面击穿耐压)增加漏 极表面浓度，而具有1.8V的晶体管耐压(BVDss)。同时，Schottky二 极管已经被用作反向电流保持二极管，以便抑制正向电压降(VF)使 之尽可能低，并且Si二极管的VF是0.6V左右，并且Schottky二极管 的VF是0.4V左右，使用MOS晶体管，其连接如图3c和3d所示，可以获 得更低的VF。VTH(门限电压)可以设定在0.3V或更低，虽然它是取 决于电流值的。

图3C示出了一个整流元件(图中从左向右的方向是正方向)，其 中一个N沟道MOS晶体管源极(S)，一个基片(Sub)和栅极(G)被连接。 (D)表示漏极。

图3d表示一个整流元件(图中从左至右表示正方向)其中一个P 沟道MOS晶体管的源极(S)，一个基片(Sub)和栅极(G)被连接。(D) 表示一个漏极。

图4是一个电路图，表示本发明第1实施例的部分2中的控制电 路401。通过一个电路404形成一个串连调节的电路，它包含一个耗 尽型NMOS408和一个增强型NMOS409，用以产生一个基准电压(Vref )405，一个误差放大器402，一个反馈电阻406，用于分流检测一个输 出电压，一个一个P沟道型输出晶体管403。并且，即使当控制电路 被如下安排，由于上述理由Ni-MH作为二次电池110也是必需的，这 种安排是，通过反向电流保护功能引起的损失(VF降)比使用 Schottky二极管或MOS晶体管(图3e和3d)情况下进一步减小，有可 能把P沟道MOS晶体管403的输入和输出电压差抑制到0.1V或更小。

不过，这时，输出P沟道MOS晶体管403的基片(Sub，N-Nub1，N基 片)410是浮动的(不必夹持到源极S上)。还有，当通过使用电阻411 停止误差放大器的输出Vamp412向Vdd366输出而使发电机停止工作 的时候，必须和Vdd线306的电压使PMOS晶体管403可靠截止。当它 不被这样安排的时候，通过接收来自发电机的一个输出43而工作的 误差放大器402的Vamp412，就在Vin413变得小于GND的时候，变成一 个高阻抗，它也可能提供一个电路，该电路通过Vdd线306的电源来 操作，当Vin关断时，它监视Vin413并关断PMOS403。

图5是本发明第一实施例的发电机的立体平面视图。它是一个 无铁芯结构，其中4个磁铁，即磁场磁铁502，(最好一个钐-钴(Sm-Co) 型磁铁，因为它的单位体积和面积的磁通密度高并因此它的尺寸和 重量被减小)，它被这样安排，使S和N交替，三个转子线圈501面对磁 铁而旋转。通过上述构成，它比具有铁芯的发电机机构的尺寸和重 量可以减小(即，转子的转子轴的方向中的尺寸可以被减小或变薄)， 参见图6b所示，就会更清楚。

图6b是一个电路图，它表示本发明第一实施例的发电机的转子 线圈中的绕阻602，输出电极电刷603和转子旋转电极601(6电极)之 间的关系。这种安排就使得输出电极电刷603总是同时从所存三个 线圈中取出直流电(DC)。

图7是本发明第一实施例的发电机的输出电流和转子转数之间 的关系图。一个被连接的二次电池是Ni-MH单电池树脂(gum)型电 池(额定电压1.2V)，发电机的一个磁铁是3000至5000高斯的Sm-Co型磁铁，一个线圈是φ0.3mm电缆绕15匝，它具有1Ω电阻。图中示 出了通过转动一个操作杆传动机构来改变速度放大因素获得的转 子的转动数和输出电流，例如使用4至5kg·cm的转矩每分钟转70转 (这些值从身体的感觉和实际情况来看是很合理的)。可以看到在 每分钟9000转时有一个高峰，从大约每分钟15000转开始输出突然 渐弱(电刷跟踪不上了)。因此，可认为，根据电力发电效率，可接受 的范围是从每分钟6000转到12000转。还有，可以认为，设定传动机 构放大系数的实际极限范围是必需的，这与上述身体感觉的合理性 有关，该系数是从50倍到100倍。

最好是在某些机械部分，例如传动机构部分中采用塑料，只要 在使用条件下耐用即可，因而本发明的重量和机械损失可以被减少。 (下面是实施例)。

图8是一个系统方块图，它表示本发明第二实施例的部分1的电 源设备和包括该电源设备的电子设备802。电源设备801包括一个 输入部分806，一个螺旋弹簧803(虽然可以想到，使用一个机械结构， 例如线圈弹簧，平板弹簧等等或压缩气箱，这个部分为简化起见被 称着＂螺旋弹簧＂)，作为存储输入动能的装置，一个传动机构804，一 个调速机构810，用于防止绕制的螺旋弹簧803释放或调正(控制)它 的速度，一个发电机808，一个控制电路805，VOUT输出端，和一个GND 端。电源设备901通过VOUT输出端809与一个电负载811相连接，并 且构成了一个电子设备802。

图9是一个立体平面图，它是本发明的第二实施例的部分1中的 电源设备的结构。图9示出了一种状态，其中一个作为动能输入装 置的翼形螺钉901把作为输入装置806的螺旋弹簧803通过机械连接 器卷紧了(未示出，因为它与第一个实施例所示相同)。(为了储存 动能)，调速机构810代替了传动机构和加速机构804，与传动机构机 械804连接的发电机803仍保留着。

图10是一个立体平面图，它表示本发明的第二实施例的部分1 中的调速机构810，它是这样构成的，即一个小齿轮1003与终齿轮连 接来驱动一个蜗轮副1002(这样构成一个齿条传动驱动)去转动风 机1001。风机是以最大速度(饱和速度)旋转，这个最大过度是由蜗 轮副的转数和转矩，风的阻力和风机的面积决定的。它以恒速旋转， 这个速度是螺旋弹簧的释放速度。当螺旋弹簧的齿轮组对蜗轮 1002的放大系数是大的时候，螺旋弹簧就慢慢地释放，而当该放大 系数较小的时候，释放就快。这就是储存在螺旋弹簧中的动能被释 放成为搅动空气的行动(产生风)。不过，通过没有调速机构的情况 来解释它，其本质就容易理解了。通过控制电路805使与电气负载 811连接的发电机808的转子的摩擦力增加，即转子的转数下降，这 是当负载电流Iout813增加的时候。相反，当负载电流Iout813减少 的时候，摩擦力减小，从而转子的转数增加。这就是说螺旋弹簧在 极端情况不会立即释放(关断)。然后，当负载电流Iout813是最大 值的时候，调速机构就以稍高于转子转数的速度去调整释放速度( 转子的)，以防止螺旋弹簧，即使在负载电流813开始减小情况下，完 全释放造成浪费。不过，实际上最好采用下述提供二次电池的方法， 利用剩余发电不断对二次电池一点一点地充电(点滴式充电)，该剩 余发电不会进入负载，它由调速决定，当负载电流减小或螺旋弹簧 被释放的时候就用它。

图11是一个立体平面透视图，它表示本发明第二实施例的部分 1中的发电机。它基本上与无铁心(表面型)DC发电机相同，在上述 第一实施例中已经解释过了。这就是发电机尺寸变小(变薄)的办 法。其结构是，4个芯片线圈1104被安排(绕向镜面对称交替地安排) 在基片1103上，并且用夹在线圈中的方法，由与背部轭铁1102和 1106相接触的盘式4极磁化磁铁形成的磁铁与转子轴1107一起旋转。 这种安排使从线圈取电的电刷电极被省去，从而发电机尺寸变小( 变薄)和高速旋转反应(无电刷跳动发生)被实现了。

图12a和12b是平面图，表示用本发明第二实施例的部分1中的 发电机的第一方法绕的型式的芯片线圈1104。图12a是一个平面图， 它接近于实际形状，通过图12b的简图解释它，就会更明白。

在第一层上的电线1202与电极1201中之一相连，电线1202螺旋 向心安排，就象防水蚊香的螺旋一样。然后，通过螺旋中心上的连 接器，与第二层上的导线相连。该导线在螺旋同一方向上螺旋向外 安排，并连到另一个电极1201上。当通过增加层数，例如第3和第4 层使匝数增加时，串联电阻就增加，如果导线厚度是不变的话。根 据使用情况，调整尺寸，匝数和电阻是重要的。

图13a和13b是一个平面图，它示出一个本发明第二实施例部分 1中的发电机的第二方法绕制的芯片线圈。(第二方法与上述＂镜面 对称＂方法不同，镜面意味着在平面上左和右相反)，图13a是一个平 面，接近于实际形状，通过图12b的简图进行解释，就会更容易理解。

与一个电极1302连接的第一层上的导线1303是螺旋形安排的， 当它与第二层上的导线相交的时候，就通过连接部分1305与第二层 上的导线相连。然后它在自己导线的上方延伸，通过连接部分1305 螺旋绕制成第一层上的导线。通过重复，具有与匝相同尺寸的一组 线匝被绕制成功。然后，它被连到端部中的另一个电极1302上。如 果把弹簧线圈想像成一个扁平形状，它就更容易被理解了。重要的 是，第1线圈匝和最后线圈匝的搭接部分1301必须离开并一定不能 交叉。

图14是本发明第二实施例的部分1中的发电机的芯片线圈1104 的截面简图。它包括通过一个绝缘膜1405设置在半导体基片1406 上的第一层的AI(铝)或多硅导线层1404(当它是硅或玻璃的基片， 基片涡流的影响就可以被忽略，即使用正常在半导体工艺中使用的 Si半导体基片也如此，因为当它和线圈导线材料比较时，在特定电 阻方面，有一个大于4位数字的差，如果这个特定电阻是1Ω或大于1 Ω的话)，一个经由中间层绝缘膜1402的第二层的A1导线层1403和 在其上的一个表面保持膜层1401。层数可以被增加如第3和第4层 或磁膜(它由混合膜，例如溅射的CoFeSiB制成)1407可以被用在图 中所示的表面保护膜上。用同样数的布线图案可以获得4倍的电感。

图15是一个系统方块图，它表示一个电源设备1501和一个包括 本发明第二实施例的部分2中的电源设备的电子设备1502。电源设 备1501包括一个输入部分1508，一个螺旋弹簧1503，一个传动机构 1504，一个调速机构1511，一个发电机1505，一个控制电路1506，控 制电路有一个电气调速控制1512的功能，一个Vout输出端1507，和 一个GND端1513。电源设备1501通过Vout端和电气负载1510连接， 并且它构成一个电子设备1502。

图16a，16b和16c是本发明第二实施例的部分2中的调速机构的 主体平面图。和末级齿轮组上的涡轮(螺杆齿轮)1604和小齿轮 1605组成的齿条传动机构中的涡轮相连接的是盘式4极磁化铁，代 替了上述的风机。当一个线圈靠近磁铁放置，由调速机构的涡轮31 引起摩擦力(电磁总应31引起)就随着与线圈连接的电路的阻抗改 变，(图中的负载1602是一个控制调速的负载)。即，当阻抗降低的 时候，摩擦力增加，从而阻止弹簧释放(非释放侧)。当阻抗增加时， 摩擦力减小，从而释放弹簧(释放侧)。

磁铁可能是被圆柱形经向场磁化的，如图16b所示。这时，通过 在磁铁周围用一个线圈包围而提高其效率，线圈有一个电枢铁芯， 如图16c。关于这些结构，请参见此后将描述的第4实施例中的AC发 电机的转子的结构。

参考到本实施例的调速机构中从螺旋弹簧到末级旋转磁铁的 齿轮组的放大参数，在本实施例中，在防止螺旋弹簧释放的一侧上， 如图中所见和所示，一个返回电流i 1509流过。这个电流变成一个 被消耗的电流(虽然如果这个电流可能被控制和被回收，它是一个 理想的电流，但是在这里它不被接受，因为它导致系统无限制地重 复)。所以最好是保持尽可能小功率的该电流i 1509。然后，按照 发电机的转子的旋转，调速机构中的传动机构的放大系数可以设定 在20倍或更多。如果它是10倍，它会导致最大10％的效率下降，这是 不可忽视的，但是当放大系数是20倍下降5％，在本系统中是可以接 受的。当然它可以设定在50倍或100倍，当放大系数是100倍的时候， 1000rpm的转子就旋转100,000rpm。这时，如果技术上轴不能跟踪， 则耐用性问题就会出现。因此，这时当上限不用数值表示的时候， 它的速度就由待使用的高速轴技术确定。

虽然电磁调速已经描述了，还过可以使用电粘性液体，它的粘 性度可按照施加的例如电压而变化。

图17是一个系统方块图，它表示本发明的第二实施例的部分3 中的电源设备1701和包括该电源设备1701的电子设备1702。电源 设备1701包括一个输入部分1709，一个螺旋弹簧1703，一个传动机 构1704，一个调过机构1710，一个发电机1705，一个控制电路1706， 一个作为充/放电装置的二次电池1712，一个Vout输出端，和一个 GND端1714，电源设备1701通过Vout端1708连到一个电负载1713，并 且构成了电子设备1702。调速机构1710被安排在释放所产生的电 力的一侧，这个电稍大于负载电流Iout1707的最大值，剩余电流被 充电到二次电池中，通过点滴充电法充电，成为充电电流ECHG1711。 它在紧急情况下被使用。二次电池可以是Ni-MH，Ni-Cd或Li ion型 电池之一，当它是Li ion型电池的时候，Li ion型电池之一，当它是 Li ion型电池的时候，最好有一个充/放电控制电路。这在此后第4 实施例中描述。

图18是一个系统方块图，表示本发明第三实施例的部分1中的 电源设备1801和一个电子设备1802，电源设备1801包括一个输入部 分1809，一个螺旋弹簧1803，一个传动机构1804，一个变速机构1805， 用于改变传动机构的放大系数，一个发电机1806，一个控制电路 1807，其功能是由气控制变速机构，一个Vout输出端1808，和一个 GND端1812。该电源设备通过Vou端1808与电负载1811相连，并且构 成了电子设备1802。变速控制的具体例子将在后面第4实施例中描 述。

图19是一个系统方块图，它表示根据本发明第3实施例的部分2 中的电源设备和包括该电源设备的电子设备1902，电源设备1901包 括一个输入部分1909，一个螺旋弹簧1903，一个传动机构1904，一个 变速机构1905，一个发电机1906，一个控制电路1907，一个电气地控 制变速机构的机构1910，一个二次电池1911，作为充/放电装置，一 个Vout端1908，和一具GND端1913。电源设备通过Vout端1908与一 个电负载1912相连接，并且构成了电子设备1902。

图20是一个系统方块图，它表示根据本发明的第4个实施例的 部分1中的电源设备2001和包括该电源设备的电子设备2002。电源 设备2001包括一个输入部分2009，一个螺旋弹簧2003，一个传动机 构2004，一个变速机构2005，一个发电机(以后称之为AC发电机或 ACG，为方便起见)2006，它使用自激磁场代替到目前为止所描述的 场磁铁型发电机(DC发电机)，一个控制电路2007，它具有控制定子 线圈的磁场电流的功能2011，定子线圈是场磁化装置，一个第二电 池2012，一个Vout输出端2008，和一个GND端2014。电源设备2001通 过Vout端2008与电负载2013相连接并且构成了电子设备2002。

图21是本发明第1实施例的部分1中的AC发电机2006和它的电 气控制电路2007。AC发电机2006包括一个转子(电枢)，它由连接成 Y型的三个转子线圈2105组成，和一个定子(场磁铁)，它由定子线圈 2106组成。在本发明中当定子旋转时，因为只需要两个电刷极，如 后面所述，将通过使用转子和定子的名称进一步解释其工作。控制 电路2007包括一个整流部分2101，一个滤波(整形)电容2102和一个 电压调节电路(它也可称为SWR，因为它是一个开关调节的，如后面 所述)2103，2103具有控制定子线圈(场磁化线圈)的场电流IF 2109 的功能2108。图中参考标号(2104)表示输出电流IOUT。

图22a和22b是电路图，表示本发明的第4个实施例的部分1中的 整流部分2101。通过六只整流二极管2201，转子线圈2105的AC输出 电流被取出作为Vdd2202和GND2014之间的DC输出电流。如果使用 Schottky二极管被用于这些二极管，效率可以提高，因为如前所述 它的VF低，而如果使用MOS晶体管则它的效率还可以进一步提高，其 方法是如上述图22b连接栅极(G)，基片(Sab)和源极(S)、(D)表示 漏极。虽然一个N沟道MOS晶体管在图中被使用，但一个P MOS晶体 管也可以如前述方法被使用。

图23是本发明第4个实施例的部分1中的电压调正电路(SWR )2103。它被连接于定子线圈2106，它有场电流(IF)控制端(IF端 )2301。IF端的一端与电路中Vdd线2202相连，通过定子线圈又与IF 驱动N沟道MOS晶体管2309相连。标号2308表示一个续流二极管，它 在定子线圈被关断时，用于吸收反向电动势。N沟道MOS晶体管，通 过一个PWM电路输出VF3202与一个脉冲宽度转换电路2303相连。该 电路输出一个信号VF，它的脉冲宽度通过误差放大器2304和振荡器 电路(OSC)2307(PWM控制)的输出被调制。误差放大器的输出侧被 连到反馈电阻部分2306，它分流并检测图中所示的参考电压产生电 路(Vref)和输出电路Vout2008。

图24a是本发明第4实施例的部分1中电压调节电路2103中的IF 驱动电路的另一例。它表示与Vdd线2202相连接的P沟道MOS晶体管 驱动定子线圈2106的一种状态。

图24b是一个电路图，表示本发明的第4实施例的部分1中电压 调整电路2103中的参考电压产生部分2305。参考电压产生部分中 有一个耗尽型N沟道MOS晶体管2402和一个加强型N沟道MOS晶体管 2403，其连接如图24所示。第一实施例的基片(Sub)被接地到GND， 它与Vrf相连接的优点是在温度特性方面和本实施例一样。不过， 当P型半导体基片必须用在电路方面时，它必须如第一实施例那样 被构成。

图24c是一个电路图，它表示本发明第4个实施例的部分1中的 电压调节电路2103中控制VF的电路的另一个例。如图所示，一个电 源(V/F转换)2404可能被使用(PFM控制)，它具有接收误差放大器 2304的输出电压并把它转换为频率的功能。

当然能够实现PWM调制控制和PFM控制一起控制。

图25a-25d是本发明第4实施例的部分1中场电流的控制状态第 一曲线图。本实施例的发电机具有一个结构，当流进定子线圈的磁 场电流增加的时候，发出的电功率也增加。本实施例中的PWM控制 是由VI输出的时间的占空率进行控制的。即VF输出的占空率越大 ，IF也越大。图25a或25e表示，负载电流Iout增加，和检测负载电流 的增加功率的一种状态误差放大器与PWM控制电路。图25d表示用 于参考的从转子线圈之一来的波形，其中所画虚线是假定从线圈出 来的是一个直流输出波。实线表示通过滤波线圈滤过的输出。实 际上，非常平滑(稳的)DC输出可以被获得，因为除转子(实际定子) 旋转引起的重叠之外，三个线圈的输出重叠。这种控制方法可以认 为是开关调节控制，假设转子线圈是一个扼流圈，很明显，如果是用 串联调节的调整，即使当运动能量被转化为电能时，任何代价的某 种程度的损失也会产生(因为必须产生稍微高一点的电力以便完成 串联调节和点滴的调节)。不过，原则上，通过如本实施例完成AC发 电和磁场电流控制(开关控制)，可以获得100％的效率。这是本发明 的重点。当然，当没有二次电池的时候，按照把储存的运动能量(在 螺旋弹簧中)接近100％地转化成电能的观点，对于波动的负载必需 利用释放速度调节控制或变速控制功能。

图26是本发明的第4实施例的部分1中的磁场电流的控制图。 水平轴表示磁场电流IF(即，它也表示PWM控制的VF工作状态)，当负 载电流Iout增加的时候，这个IF增加。

当调速机构或变速机构被安装，一但Vout随着IF的增加而上升， 转子的转数就从某一点降落(因为由磁场电流引起的电磁摩擦力增 并且转矩开始减弱)。然后，很快，Vout也开始降落。因为这是不允 许的，调速机构或变速机构就被提供去完成反馈控制。

图27是第3个原理图，用于解释本发明的第4个实施例的部分1 中磁场电流的控制。在转子的转数由于IF的增加开始下降以前，速 度放大系数稍有改变(变速)(朝减小放大系数的方向)，以便增加转 子的转数(点a：释放螺旋弹簧的一侧)。然后，因为Vout变得高于具 有那个转速和具有IF的规定的输出，IF就一度低于予先的值(b点)。 沿着负载电流Iout的增加，这个操作是重复的。不过，实际中进行 的不是这种分步控制而是一个连续控制，在这样一个宽度范围内， VOUT也不是波动的。所示的分步控制是为了解释的目的，用于强调 VOUT的变化。不过，因为在传输时间响应方面有一个跟踪问题，滞 后作用就安排在变速点的上方和下方，最好是设定一个IF覆盖的大 范围(即，取一个宽的工作范围，其中恒定电压可以通过IF控制)。 这就意味着，从力转换成电的效率下降了。这将参考图28予以解释。

图28是第4个原理图，用于解释本发明第4个实施例的部分1中 的磁场电流的控制。这个图也是假设速度被改变或调节是逐步的， 为了解释的目的，今后，水平轴表示负载电流Iout。这是一个例子， 它表示，原先的旋转升高Ifmax以增加负载电流。慢的旋转下降(I Fmin)以减小负载电流。此处，IFlimit表示摩擦力与转矩平行予从 这一点开始，旋转下降，Vout也下降。由于旋转时IF的数限值。当 Ifmax和Iflimit之间的差和IFmax和IFmin之间的差，两个差的宽度 越小，则发电效率越好，它是按照本发明电源设备的每个申请，分别 设定的。虽然没有把将要说明的例子分案申请，但打算公开所有要 申请的装置。依据瞬时负载波动多少和有无二次电池，装置的设定 有很大差别。虽然，即使存在一个二次电池也存在另一个问题，当 电池用尽的时候，这个问题就会产生，但是当提供一个如以后实施 例中所述的二次电池监测功能的时候，根据二次电池的状态，通过 充电IFmax和IFmin，这个问题就可以得到解决。

图29是一个理想状态主体平面图，它表示本发明第4实施例的 部分1中电源设备的结构。图29是一个理想状态的示图，其中翼形 螺钉2901作为运动能量输入装置，通过一个机械连接部分(未示出， 因为它和第一实施例中所示相同)，结束了螺旋弹簧2003作为输出 部分2009的情况，变速机构2005，转子2105和定子2106被同心分层 地做在一起。标号2007表示一个控制电路。

图30是一个立体平面图，它表示本发明的第4实施例的部分1中 电源设备的结构。图30中，翼形螺钉3001作为运动能量输入装置来 卷紧螺旋弹簧2003，输入装置2009，这是通过机械连接部分实现的( 未示出，因为它与第一实施例中所示相同)。传动机构2004机械地 与变速机构2005相连，变速机构通过皮带3003机械地与AC发电机 2006相连。标号3002表示电气连接变速机构的电线。图中的发电 机和变速机构将在以后详细解释。

图31是一个截面图，表示本发明的第4个实施例11中的AC发电 机。定子线圈2106绕在定子(磁场磁铁)铁心3110周围，定子铁心旋 转(虽然定子旋转这个词有点奇怪，这将如前所述要被解释)与转子 轴3106连接，以构成S(N)极3103和3107和N(S)极3104和3108。转子 线圈2105绕在转子(电枢)铁芯3102周围，包围定子的外周边而无间 隙。标号3105表示炭刷，用于从定子线圈取出电极，(3003)是皮带 ，(3101部分)是一个第3或第4齿轮和一个变速滑轮，(3110)是一个 护甲。这部分现在分别论述。

图32是一个立体平面图，它表示本发明的第4实施例的部分1中 AC发电机的定子(磁场磁铁)，用这个图，是因为通过和如何产生它 们的方法一起解释，它就更容易被理解。标号3201表示一个线轴， 它有六个翼样部分，在每一边上就象一个星鱼(starfish)。这六个 翼是不均匀的，从而他们关于两边的位置可以彼此嵌套(这一点，看 下一个图就很明显)。

线圈导线2106构成定子线圈2106，它被绕在线轴鼓的部分3203 的周围。然后，六个翼部分如下面33所示，是弯的。可以看到，定子 线圈的每六个S和N极都是S，N，S和N交替形成的。

图33是一个立体平面图，表示本发明的第4个实施例的部分1中 AC发电机的定子(磁场磁铁)。它示出一种情况，其中一个电极3302 用作炭刷，用于从定子线圈取出电极，转子轴3106被固定。

图34a-34d是立体平面图和其表示本发明第4实施例的部分1中 的AC发电机的转子(电枢)铁芯3102和转子线圈2105的结构的图。

图34a是一个立体平面图，其中环形转子铁芯3102和转子线圈 2105被部分地切开。薄铁芯板被层压在转子铁心中，如图中长条所 示，是为了减少涡电流损失并且转子线圈导线被绕在其后面。

图34b表示，当他们被看成一个环的时候，从其里面(背后)看去， 转子铁芯3401和绕在它周围的转子线圈2105的情况。

背后凸部分3401在转子铁心3102上形成，转子线圈导线2105被 环绕在凸部分之间的螺线周围，由于这可能难于理解，这种情况被 表示在图34c中作为一个原理电路连接图。

如图中所示，每个线圈被螺线式绕在凸部分3401之间，象在中 国杯上的一个＂SOKi＂图案，并且它被连接在连接部分3402上。虽然 为了解释方便，图中只有一个要拉的线圈被示出，实际上，每一个线 圈要拉多次，然后，这三个线圈终端连在一起(图34b)。

这样，在三极Y连接中的转子线圈2105就以等效电路的方式构 成了，如图34d。转子铁心也被连于一个作为磁轭的金属护甲连接。 它包盖住整个发电机。

图35a和35b是部分截面图，它表示本发明的第4实施例的部分1 中AC发电机的变速轮部分3101的第一实例。一个锥形轮板3501在 转子轴3506的方向上是可动的，当一个负载电流Iout增加的时候， 信号通过导线3002被传送，以便控制变速机构，从而使可动滑轮板 3503和背部板3502分离，传动带3504的一部分向上运动(图35b)，从 而增加传动机构的放大系数移动在不释放边上的螺旋弹簧。

虽然通过控制变速机构的信号驱动可动板在这里并没有特别 规定，但是在实际中可以采取电磁，电热驱动。

图36是一个局部截面图，表示本发明的第4实施例的部分1中的 AC发电机的变速皮带轮的第二个例。当IF随着负载电流Iout增加 而增加的时候并且转子摩擦力增加时，加在皮带轮上的张力也增加。

然后，可动皮带轮板3502沿转子轴上的导向器在背板3502的方 向上移动。然后，传动带3504的部分向下运动，因此减小了传动机 构的放大系数并在释放边上移动螺旋弹簧。这个机构需要通过弹 簧等事先加一个压力。弹簧的压力与传送带的张力平衡。

图37是一个电路图，它表示本发明的第4实施例的部分1的某种 变化中的电气控制电路3701和AC发电机2006。它包括一个二次电 池3703，用于电压调节电路3702。当起起努发电控制以前电压调整 的本身不工作的时候，二次电池就是有用的。而控制二次电池充放 电的方法将在后面的第4实施例的部分3中详述，在本实施例1中其 结构相当简单(比第4实施例简单)，因为没有二次电池3703的电力 被加到电负载上。

图38是一个系统方块图，它表示本发明第4实施例的部分2中的 一个电源设备和包括该电源设备的一个电子设备3802。电源设备 3801包括一个输入部分2009，一个螺旋弹簧2003，一个传动机构 2004，一个变速机构3805，一个AC发电机3804，它是有机构控制变速 功能，一个控制电路2007，它具有控制磁场电流的功能2011，一个 VOUT输出端2008，和一个GND端2014。电源设备3801通过Vout端 2008连到电负载2013并构成了电子设备3802。

图39是一个立体平面视图，它表示本发明的第4实施例的部分2 中的电源设备的结构。图39中，翼形螺钉3001作为运动能量输出装 置；通过机械连接部分卷紧螺旋弹簧2003作为输入装置，(它未示出， 因为与第一实施例中所示相同)。传动机构2004与变速机构3805机 械连接，变速机构3805依次通过平面齿轮3902和AC发电机3804连接， 和锥形滚子3901连接(变速铰盘)。

图40是一个截面图，表示本发明第4实施例的部分2中的AC发电 机。当负载电流增加时，IF增加，结果，转子铁心4001和定子铁心 4004之间的摩擦力就增加。然后，因为转子和定子磁极朝向的平面 相对于转子轴的中心线。有一定的锥角4007，如图所示，图中向左 方向的力就会产生。通过构成锥滚3901和定子铁芯4004使它们被 固定到转子轴上，但在机体中对着护壳在轴方向中在一定距离上是 可移动的。图中，它是向左方向移动。然后，行星齿轮3902被上推， 如图所示，(虽然称它是行星齿轮，可能不够合适，但它意味着，当它 与图中的予定极数的传动机构连接时，它可以向上，向下动，当然必 须予先对它加一个力以便通过一定的力压住锥形滚子3901)。然后， 在其周边长的地方行星齿轮3902与锥形滚子3901连接，因此按照负 载电流的增加，减小了传动机构的放大系数，把螺旋弹簧移到释放 侧，并发出电能。

当负载电流减小的时候，执行相反的操作。

最好是从与锥滚3901的锥角平衡关系中，在15°和45°之间调 整锥角4007。

标号4002和4005表示S(N)极，4003和34006表示N(S)极。

图41a-41d是一个局部截面图，它们表示，本发明第4实施例的 部分2中变速机构中的锥滚和行星齿轮。当最好是在IF点上提供一 个滞后和一个上述本发明实施例中变速的时候，该图示所示了机械 地实现它的例子、在锥滚3901和行星齿轮3902之间的角度关系如 图41a所示被设定，使得行星齿轮3902的锥度有两级锥度，第一级锥 度(斜度B4105)(在行星齿轮中的顶部)被安排，以便朝着锥形滚 3901的周围有一个开角4101(即，朝着行星齿轮的顶部)，至于他们 的材料，至少它们之一(或两者都)必须用弹性材料，这种材料是有 高的摩擦系数，例如是一个硬橡胶。角度设置在5°和30°之间，虽 然取决于它的弹性(硬度)，一个第二锥的角度(斜度A4104)(在行星 齿轮中的周边)是平行的或是朝锥滚3901的顶边敞开几度。通过上 述构成，他们的工作如下。在负载电流是稳定的情况下，一个由于I F引起的摩擦在图中左推锥形滚子3901的力与予先加给行星齿轮的 张力平衡，如上所述，接触平面4106被形成[图41b：平衡状态]。不 过，当负载电流增加的时候，锥形滚子3901试图向左移动，行星齿轮 3902被向上拉(图41c)，触点平面显著扩大，如图中4107。然后，在 图中箭头表示的接触平面上的斑点造成传动机构的放大系数下降， 因此，立即使螺旋弹簧转到释放边。当负载电流从平衡状态稍有增 加的时候，锥形滚子3901就试企向右移。这时，行星齿轮3902和锥 形滚子3901与上述张力4102的压力接触，减去锥形滚子的回程速度， 接触平面变小(图41d)。不过，在等效于接触平面中传动机构的最 小放大系数的图中的箭头指示的接触平面上的斑点是不会从平衡 状态改变的(图41a)。即，这说明，它不立刻转向非释放边，此后，当 行星齿轮向下运动的第一次时，传动机构的放大系数转向非释放边， 如上所述，当通过使用弹性材料的接触和由于加在它上面的弹性力 的改变而引起的它的弹性变形而速度改变时，这个机构就提供一个 滞后作用。实际上，为简化解释，当行星齿轮具有两级锥度时，它可 能提供连续的角度变化(元周角)。

图42是一个截面图，它表示本发明的第4个实施例的部分2中一 个第2AC发电机。图中，和上述图40中的情况相同，在一个转子铁 芯4201和一个定子磁极4202，4203，4205，4206具有与在锥形部分 4208中的转子轴成一定角的平面上，没有锥度角被提供在图中平的 部分4207上。

如上例所述，当负载电流增加，定子向图的左边移动去执行变 速功能，在定子磁极和转子铁芯之间的间隙B4210变宽，就说明效率 下降。当采用本发明的结构时(一个小的扁平部分不被提供)，在定 子磁极和转子铁芯之间的间隙A4209不随定子的运动而变，从而电 力产生效率就不变。该点是扁平部分和锥形部分之间尺寸比合适 的那点，也是所希望的那点，至少，取扁平部分大于锥形部分2-4倍 为好。

图43是一个截面图，它表示本发明第4实施例的部分之中的第 3AC发电机。如图所示，一个惯性轮(飞轮)4301被接到AC发电机的 转子轴3106上。即使有一个陡的负载波动，IF增加，惯性轮使电力 同时产生，因为转子的旋转是不会陡然下降的。即，它能调节这个 陡变的负载波动。不过，当变速机构满意工作并试图增加转子旋转 速度的时候，在旋转被增加以前它要花时间，因为惯性轮体也必须 被转动。因此，惯性的存在，其尺寸和重量可以通过下面的设计引 导线近似设定：

               速度

     慢<--------------------->快 负载变化          电流值

     大<--------------------->小 惯性     轻<--------------------->重

图44是一个系统方块图，它表示本发明的第4个实施例的部分3 中的电源设备4401和包括该电源设备的电子设备4402。电源设备 4401包括一个输入部分2009，一个螺旋弹簧2003，一个传动机构 2004，一个变速机构3805，一个AC发电机3804，它具有机械控制变速 的功能3803，一个控制电路4403，它具有控制磁场电流的功能，一个 Vout输出端2008和一个GND端2014。电源设备4401通过Vout端2008； 与电负载2013相连，并且构成了电子设备4402。

图45是一个电路图，它表示本发明的第4个实例的部分3中的AC 发电机3804和它的电气控制电路4403。控制电路4403包括，除上述 实施例中陈述的部分以外，还包括一个电压调节和二次电池充/放 电控制电路4501，它具有端EB+4502和EB-4503，该电路用于从外部 对二次电池充电，和一个二次电池4404。虽然在图中二次电池被画 在控制电路4403中，好象它就包括在其中，给人一个与图44相矛盾 的印象，然而这不成问题，因为二次电池如上所述是可以移动的。 为了方便解释，它可以这样画。

图46是一个电路图，表示本发明的第4个实施例的部分3中的电 压调节和二次电池充/放电控制电路4501。它包括SWR电路2103，它 具有一个IF端2301(如在第一个实施例中所示，当串联调节以被使 用时，它被连在Vout2008和Vdd线上的整流部分2101之间)，一个 Schottky二极管，用于防止反向电流(如上所述，可以使用MOS晶体 管)，一个控制电阻Rt，用于对二次电池涓流充电，一个二次电池 4404(一个锂离子二次电池，它具有很小的储存作用，当涓流充电被 执行的时候)。当一个电池型装置表示在图中的时候，相同的系统 结构可以被用于两个电池型或三电池型系统，一个发电机/二次电 池输出开关，电压监视和开关电路4603，它具有监视来自发电机的 电压Vout，和一个来自二次电池的电压VBAT的功能，它当负载电流 增加且来自发电机的Vout减小的时候，通过接通输出开关P沟道MOS 晶体管4604，而提供从二次电池来的电流IBAT4606(当一个电压加 到EB+4502和EB-4503端，从外部对二次电池4404充电，即从外部 AC/DC转换器充电时，5V-7V的电就加到一个锂离子二次电池上(一 个电池电压＝3.6V)和12至18V或直到24电压被加到两个电池(在这 种情况下，充电电流IC4607表示从外部来的电流)，从而，在这种情 况下，它有一个关断输出开关晶体管4604的功能)，和一个二次电池 充/放电控制电路4608，当负载电流是从二次电池提供的时候，用以 防止过放电，或者，当二次电池通过EB+4502和EB-4501端，被从外部 充电的时候，用于防止过充电(它会导致二次电池损坏)(当二次电 池是通过电压从外部充电的时候，这个电路也控制一组N沟道MOS晶 体管4609，以便驱动一个被使用的充电电流)。

图47是一个系统方块图，它示出本发明第4实施例的部分3中二 次电池充/放电控制电路。它包括一个过流检测电路4701和一个过 充电检测电路4702。它们分别通过延迟电路4704，4705和4706并通 过OR逻辑4708被连到充电电流驱动晶体管4609的控制端。标号 4707表示电力节省电路。

图48是一个控制流程图，它表示本发明的第4个实施例的部分3 中的发电机/二次电池输出开关与SWR电路2103相连接的电压监视 和开关电路4603。SWR电路2103监视电压Vout(4802)，当电压下降 时，它如前所述，在变化的时刻4803，它增加IF。然后，它把变速机 构或调速机构转换到释放螺旋弹簧(4805)的一边。当VOUT开始变 高，它减小IF(4804)，从而把变速机构或调速机构转至非释放螺旋 弹簧(4806)的一边。接着，发电机/第二电池输出开关，电压监视和 开关电路4603同时监视Vout(这里，这个电路本身被构成，以便通过 接收VOUT或VBAT作为其自己的电源进行工作)，当它是低的时候，它 接通MOS晶体管4606(4810)以便从二次电池提供负载电流IBAT4604 到VOUT。当它是高的时候，它确定是否电压是从外部加到EB14502 和EB-4503的电压，或不是(4807)(在锂离子电池的情况下，是5V，在 二次电池的情况下，是10V)。如果充电电压是从外部加上的，它就 关断MOS晶体管4604(4801)。否则(如果电压VOUT在一个电池的情 况下是在3-5V之间)，程序就返回到START4801。

图49是一个系统方块图，它表示本发明的第4个实施例的部分 4中的电源设备和一个包括该电源设备的电子设备4902。电源设备 4901包括一个输入部分2009，一个螺旋弹簧2003，一个传动机构 2004，一个调速机构1511，一个交流发电机4403，它具有机械控制调 速机构的功能4903，一个控制电路4403，它具有控制磁场电流和电 气控制调速机构的功能，一个VOUT输出端2008，和一个GND端2014。 电源设备4901，通过Vout端2008与电负载2013相连并且构成了电子 设备4902。虽然，为方便起见，机械调速机构4903和电调速功能 1512是图中是一起描述的，但实际上，只有其中之一被使用。

图50是一个电路图，它表示本发明的第4个实施例的部分4中， 在控制电路4402中的一个逻辑电路，用于电气控制调速机构的驱动 功能，变速机构(1511)的机械结构是和本发明的第二个实施例的部 分2中解释的相同(图16a-16c)。本实施例的SWR电路2103中的PWM 电路2303的VF输出2302驱动一个IF驱动晶体管2309，输出VF变成一 个驱动MOS晶体管5001的逻辑信号，以便通过一个变换器5002驱动 调速线圈1608。

图51是一个立体平面视图，表示本发明的第4实施例的部分4中 电源设备的结构。翼形螺钉3001作为运动能量输入装置，通过机械 连接器部分，卷紧螺旋弹簧2003和输入部分2009(未示出，因为它与 第一实施例中所示情况相同)。传动机构2004与调速机构1511机械 相连。当调速机构的电气控制1512被执行，它就通过调速机构控制 线1501连到控制电路4403。这里，使用了AC发电机2006，它在本发 明有的第4实施例的部分1中被解释。(图31中所代表的)。

图52是一个立体平面图，表示本发明的第4实施例的部分4中机 械调速机构控制4903。当定子已经转动，并且当本发明的第4实施 例的部分2中所解释的AC发电机中的负载电流IOUT增加的时候，如 果这个转动是机械传送到杆5202的话，如图所示，一个可动旋翼器 开始在其合并的方向上转动。然后，风阻减小，从而释放螺旋弹簧。

当AC发电机作为SWR(开关调节器)控制的例子被在第4实施例 中重点解释的时候，可能必须把第一实施例中解释的串联调节器与 之一起解释，对于具有防止反向电流(Schottky二极管，MOS晶体管， 串联调节器等等)功能和续流二极管的系统结构中，这可能是必须 的。

当到目前为止，几个实例已经被解释的时候，本发明被应用于 实际电子设备的几个实例将以图象方式的外观视图表示。不过，在 此以前，除此之外，本发明有几个特点和应用，它们将首先列举说明。

—当电子设备的电压逐渐变低，从12V变到5V，从5V变到3V，从 3V变到1.5V，本发明电源设备在低功率电压系统中(显现)的效率更 大，因为电压越低，发电机可以越小。因此，在3.5V或1.5系统中表 现的功率实际最大。

—因为本发明的电源设备是这样构成的，它具有各种控制电路， 如上所述，它对于目前的电子设备是有用的，即使他们的构成是具 有多系统电力输出(如，12V，5V，3.5V，1.5V)。

—类似地，通过检查电源电压降可以为控制电路提供一个在系 统侧使微处理机复位或类似的功能(系统监视器，重调功能)，(虽然 控制电路本身的工作电压的下限必须充分低于系统复位电压)，或 者提供一个输出曲线特性(限流过载保护特性)以便当负载短路时 停止输出。

当然，放电特性是理想的(被调整到恒压)。因此，当本发明电 源设备用在现有技术干电池的场合，不必准备各种电路(例如，电压 调节器，电源复位，电池低复位，电池低显示，等等)，即所谓的电源 IC，以便控制系统侧上的电源(电子设备侧)。

图53和54是本发明电源设备被用于便携式电话和PHS的情况， 标号5301表示本电源设备部分。

最好是有一个折叠翼形螺钉3001如图54所示，因为当它不被使 用的时候，不占有空间，也将不被丢失。

特别是，由于信息包传输PHS等，具有一个好的冲出电流(负载 电流)，在本发明的实施例中的一个二次电池是所希望的。还希望 有这样一个电池结构，它可以从外部充电(第4实施例的部分4)。通 过这样做，二次电池将由于通过卷紧螺钉(Screw diligently)涓流 充电而被很快充足电，有可能通过二次电池的容易在一定时间周期 内操作设备，而不卷紧螺钉(Winding up the Screw)。还有，它也 可能这样被运用，即使二次电池是空载的，当它必须通话的时候，卷 紧螺钉也允许说话3分钟，当实行涓流充电的同时，卷紧螺钉被用于 等待和接收一个电话的负载电流。

实际情况如何呢？电话总是被等待和允许公务待完全被做这种 情况是经常存在吗？这种情况在许多公共场所来被考虑，例如公共 运输，一个大礼堂或一个餐馆，因为在相反的情况下，有线电话总是 放在办公室中自己的桌子上。然后，经常的情况是在允许说话的地 点，一个回话才被进行。因此，在这种便携式电话中，实际上主要操 作是从自己这边进行呼叫。因为这种情况只要求在需要时间内电 能的质量(即时能量)，本发明的电源设备可以被认为是最适合它的 设备。

因为上述情况通常地出现在等待和接收一个电话时，它的操作 实际是用一个看管(中心)功能。即只检查一个看管记录，每小时或 每10分钟是否已经被输入，不总是等待一个呼叫，并且当它已经被 输入的时候，它就被显示(用声音或显示器)。然后，叶见这个信号， 人就在允许说话的地点立刻进行回话。通过这样的操作，在等待时 间的电力消耗可以大大减小，因此使设备只通过卷紧螺旋弹簧 (Winding up)就可以使用很长时间。在任何情况下，本发明都可 以把便携式电子设备的使用者从为失去电压的电池的担忧中彻底 解脱出来。

图55是一个草图，它表示本发明的电源设备被应用于一个便携 式音频设备的情况。标号5501表示耳机，30001是一个折叠翼形螺 钉。在用于记录和再生MDs，CDs和盒式磁带等的便携式设备中有一 个迫切要求，即当它的电池用完以后，要求能听一首以上的歌曲或 三分钟以上。本发明的申请能够满足这个要求。在螺钉弹簧被使 用的情况，如图所示，它可能是这样一个结构，即当通过绕紧连杆对 二次电池充电时(Winding up the Lever)，如本发明的第一实施例 中所示，使用者便可以听一个音乐。当然，在对二次电池充电以后 是可以听音乐的。它也可能这样构成，即在螺旋弹簧的情况下提供 一个棘轮机构，使用户在释放它时(当听一个播放节目时)，再一次 绕紧Wind up螺旋弹簧。(eam-coder)或一个电子摄像机(AF摄像机) 。

图56是一个草图，其中本发明的电源设备被应用于一个手提式 电影摄像机(cam-coder)或一个电子摄像机(AF摄像机)。

标号5601是本发明的电源设备。它可以这样构成，即和现有技 术的二次电池具有相同的形状和相同的电极结构，以使用于代替电 池。当翼形螺钉3001是可以移动的时候，就希望它是一个可折叠型 的，如上所述，因为这样它就不会丢失。它消除了在旅行途中携带 现有技术的大的和重的AC-DC充电器5602的必要性。

图57是一个草图，它表示本发明的电源设备被用于小型电钟的 情况(寻呼电话接收机)。

图58是一个草图，其中本发明的电源设备被形成为一个钮扣型 电池的形状。通过把本发明的电源设备5801形成为一个钮扣型电 池的形状，电池表面有+极5803和-极5802，它就可以代替钮扣型 电池，这种电池过去通常被用在电子计算器等中。通过绕紧螺旋弹 簧(Winding up)，能反复使用它。它同时消除，由于电池突然没电， 跑到方便商店去买电池的必要。由此，已经生产出对于环境污染轻 的钮扣型电池。把它形成现有技术设备1或设备3型的电池的形状 是有利的。

图59和60a到60e是草图，表示本发明的电池设备应用于电子表 的情况。图59是螺旋弹簧通过一个杆3001被卷紧的情况。无论在 模拟或者在数字表中它都是有效的。本发明的第二个实施例对于 那些具有稳定负载电流的简单功能模拟系统是有效的，但希望把本 发明的第三或第四实施例应用于那些具有波动负载电流的设备，例 如蜂鸣器，尾灯，袖珍表功能。图60a示出了表的表面，图60b示出了 表的背面，图60c示出了它的原理截面图。在本实施例中，螺旋弹簧 是通过使用一个背盖6001卷紧的。所以，能卷紧一个大的螺旋弹簧。 它也可以这样构成，通过一个仪表前盖把它卷紧。标号6002表示一 个外表面(边)和6003表示玻璃。

除此以外，还有很多例子，在这些例子中本发明被应用于便携 式电子设备，例如一个无线电收发机和起博器等等，它是没有限制 的，从而不再进行更多的图解说明。

图61是一个草图，表示本发明的第4实施例的部分4的电源设备 的电子表的应用实例。这个电子表具有一个通过当前时间迅速设 定时间的功能，即使在它的电池已经被安全放电以后，在通过卷紧 (winding up)螺旋弹簧起动本发明的电源设备以后，通过无线电接 收一个时间信号，(通过FM多路无线电，通过对于便携式话筒的频带 的多路元线电，或通过个人无线电)。

图62是一个系统方块图，它表示本发明第4实施例的部分4中的 一个电源设备，和一个具有时间显示功能的电子设备的手工设定功 能。它包括一个运动能量输入部分2009，一个把VOUT输出提供给 Vdd线的本发明的电源单元6201，一个无线6202，一个RF接收电路 6205，一个时间信号采样和发送电路6204，它具有检测叠加在无线 电上的时间信号并把它发送给比较器的功能，一个比较电路6203， 它具有比较时间信号和手柄的位置信号的功能，一个手柄的位置传 感器6208，一个手柄位置信号采样和发送电路6206，它具有从手柄 位置传感器采样一个信号的功能，并把它发送给比较器，一个手柄 驱动系统(包括一个电路和一个机械)6207，它具有一个驱动手柄进 行时间显示的功能，一个手柄位置校正信号发送电路6209，它具有 一个从比较器采样的功能和发送要被校正的手柄位置信号的功能。 校正手柄位置的操作，在一旦电源已经完全被用完，表已经停止(电 源复位)，在螺旋弹簧已经被卷紧以后，是可以被正确执行的。此外， 也可以这样设定，使上述操作按每小时执行，或每天一次，或当一个 事先安排的专用开点被按压的时候执行，对于伴随一个时间差的旅 行情况，安排这样一个开关是非常有用的。

图63，是一个系统方块图，它表示本发明的第5实施例中的设备 6301和一个包含这个电源设备的电子设备6302。该电压设备6301 包括一个输入部分2009，一个螺旋弹簧2003，一个传动机构2004，一 个调速机构1511，一个AC发电机2006，一个控制电路6303，它具有控 制磁场电流控制功能2011，一个电调速控制功能1512和一个光/无 线器至电转换部分6304，它具有把光或无线电转换成电的功能，二 次电池4404，一个Vout输出端2008，和一个GND端2004。电源设备 6301经过Vout端2008与电负载2013相连接并且构成了一个电子设 备6302。

图64a和64b是电路图，是本发明的第5个实施例的光/无线电至 电转换部分。

图64a是把光转换成电的设备的一例，其中光电二极管必须是 并联或串联排列的，图64b，是把无线电波转化为电的设备的一例。 (高频场)。在图中，它包括一个天线6402，并通过整流部分，通过电 感耦合取出电。(虽然未示出，但可以理解为它是通过4只二极管构 成一个全波整流桥)。最好是，通过电感耦合的谐振频带尽可能地 宽。它也可能是电容耦合。本发明总是把在人们周围的阳光，室内 光和广播通信设备的无线充电(涓流充电)到二次电池中，它可以通 过参考第4实施例的部分3中解释的系统结构和加上控制电路的结 构和控制流程来构成和被控制。其特点是当有足够的光或无线电 波的时候它应该被利用，这比当螺旋弹簧被释放出去对二次电池充 电所引起的涓流充电要好。因此，就存在这样的可能，依靠电子设 备使用条件，通过螺旋弹簧进行涓流充电或通过AC/DC变换器进行 快速充电的必要性和可能性就大大减少。(如当它被存放在强光或 电磁场的地方)。不过，因为在紧急情况下或当二次电池被用尽的 时候，它就根据当时要求的能量就地卷紧螺旋弹簧，这是本发明的 要点，所以，当它和第一到第四实施例中所述的电流设备一起使用 时，光/无线电—电转换功能在最初时刻就表现出效果。

图65是一个立体平面视图，它表示本发明的第六实施例的电源 设备的发电机(静电发电机6501)。标号6502表示一个转子。

图66是一个图65中A-A′部分的截面图，是本发明第六实施例的 电源设备的发电机的示图。标号6601表示两个磁场电极，6502是转 子，6602是一个充电取出电极。

图67是一个原理图，表示本发明的第六个实施例的电源设备的 电力发电的原理。标号6701表示整流部分，6702是一个输出电压 Vout，6703是介电转子的运动方向，6704W是取出电极相对于转子运 动方向的宽度W，6705d是电极之间的距离。

图68是一个流程图，解释本发明的第六个实施例的电源设备的 发电机的工作。

到目前为止，本发明中的发电机是指DC发电机或AC发电机，但 是一个静电发电机的发明将在本实施例中公开。因为在工作方面， 它和上述发电机一样被使用，所以它可以通过代替本发明的第4个 实施例的部分1中的AC发电机而被实现，电源设备结构的变化将不 再重复。本实施例使用了静电感应。当磁场电极6601(所以这样称 它，是因为它的功能类似于本发明的AC发电机的磁场电流)是一个 被充电电极，提供某一电荷(+或-)给由介电材料制的转子6502时， 则在介电材料的另一侧就感应出不同种的电荷。当磁场电极施加 的电荷的极性交替地改变时，(图47中(1)-(4))，同时使转子运转( 实际上是转动)，AC类型电荷就可能被取出，从取出电极取出作为电 流。它然后被整流成DC并被取出作为Vout。

同时，下面的表达式成立：

当F是一个加在介电转子上的静电力的时候，

F＝(∈oWV2/2d)×(K-1)

其中，∈o是空气的介电常数，∈i是介电转子的的介电常数，W 是极板的宽度，V是所加的电压，d是磁场电极和取出电数之间的距 离，K是∈i/∈o，当介电转子的质量是m，转子以速度v运动，则： F＝mv2/2 当根据电压V求解，则： $V=V·\sqrt{\frac{\mathrm{dm}}{{\in }_{0}w(k-1)}}$

当在每个电极之间的电容用C表示的时候，发电机电流就可以 表示成 $i=\frac{\mathrm{dQ}}{\mathrm{dt}}=\frac{d}{\mathrm{dt}}\mathrm{CV}=\frac{d}{\mathrm{dt}}V\sqrt{\frac{\mathrm{dm}}{{\in }_{0}w(k-1)}}$

图65和66所示是其结构的一个例子，以便使环形介电滚子转动， 一组磁场电极和取出电极被分层，以便把它夹在当中。

图69是一个系统方块图，表示本发明的第七实施例的一个电源 设备6901。包括一个容器6902(dam)用于存储水，作为存储运动能 量(势能)的装置，一个放电量调节装置6903，作为调节用于使发电 机转动的水量的装置(流量，放电量)，一个人工水量调节控制功能 5907，装置(水轮机)6912，用于把水的流动转化为旋转运动，一个本 发明的AC发电机6904，一个具有磁场电流控制功能6908的控制电路 6905，和一个电气水量调节控制功能6910，一个DC/AC变换器电路 6906，用于把DC转化为AC，和一个AC输出6909。它还包括一个二次 电池6911，用虚线表示。它可以这样构成，即它具有机械水量调节 控制功能6907和电气水流调节控制功能6910中的任一个。如果本 发明的发电机和控制机构以这种形式用到水力发电上，就可能构成 一个真正的即时型发电设备。

图70是一个系统方块图，表示本发明的第八个实施例的电源设 备7002。它包括一个水轮机或风机7003作为动能输出装置，传动机 构7004，如上所述的变速机构，或一个螺浆角(见图71中螺浆间距) 改变机构7005作为变速装置，一个AC发电机7013，它具有一个机械 变速机构控制功能7009，一个控制电路7006，它具有一个磁场电流 控制功能7011和一个电气变速机械控制功能7010，一个二次电池 7012，一个DC/AC变换器电路7007，一个AC输出端7008，它可以包含 7009或7010。

图71是一个立体平面图，表示本发明的第八个电源设备。安装 在塔顶上的部分7001被容纳在塔顶部分7102中。在本发明的第5个 实施例中具有用涓流充电把光/无线电充到二次电池的功能，对于 本实施例是有用的。

当本实施例的系统可以被控制或基本上可以按本发明的第4实 施例的部分3中所述方法进行操作的时候，最好是保持对电池的涓 流充电是可变的，并控制IF，变速比和螺浆距，使在每天每一时刻用 风，产生最大的电力。因为它设定，以便使充电电流不超过最大允 许的二次电池的充电电流，并且它必须小心不要过充电和过效电， 第4实施例的部分3的系统结构可能是一个很好的基准。最好使用 铅电池，因为二次电池需要一个大的容量。它同样也可以应用于第 七实施例。

图72是一个曲线图，它表示Ni-MH电池的放电趋势，用以解释本 发明的第九实施例的电源设备和一个包括该电源设备的电子设备。

曲线7201是当放电电流是1C-A(1C-A是1×电池的额定容量)时 所获得的。曲线7202是当2C-A时获得的，曲线7203是当3C-A时获得 的。自然，取决于放电电流的值的电压降中有一个差，这个电压降 的差在区域b中就比在区域A中显著，因为内阻随放电增加。本实施 例自动地使用了这个趋势。

图73是一个曲线图，它表示Ni-MH电池的放电趋势，用以解释本 发明的第九个实施例中的电源和包括该电源的电子设备。

使用一个Ni-MH，额定600mA，一个原电池1.2gum型的电池组，曲 线7301是当放电电流是54mA时获得的，曲线7302是当放电电流是 60mA时获得的。这个电流值被设想用于一个便携式磁带盒或录音 机(以后称之为立体声耳机)。在正常播放时的平均功率损耗被假 定为60mA。

图74是一个系统方块图，它表示本发明第九个实施例中的电源 设备7401和包括该电源设备的电子设备7402。电源设备7401包括， 除从第二实施例至第六实施例解释的那些部分以外(第4实施例的 部分3，在本发明中可能是有效的)，一个发电检查输出端Vgen7411 ，作为通知是否通过螺旋弹簧产生了电能的装置。Vgen的信号具有 一个串联的Schottky二极管7403，用于防止反向电流。

它的结构是通过一个信号线7405与电源电压监视系统的复位 电路的Vsen2 7404端相连，该复位电路当电压变得低于某个设定值 的时候，具有监视电源电压和使一个计算机复位以便防止该微计算 机7408消耗过度等功能。

当到目前为止，通过电压监视系统复位电路7404的Vsen监视的 某个设定电压值被假定为复位电压1的时候，当一个接近Vdd的电压 (有效的Hi)变成Vsen2时它就设定另一个复位电压值(如Vdd线7410 )(这里，Vsen2端不是用于监视复位电压的，当Hi出现，它改变了设 定值，从而一个复位信号被发送，而Vsen1，监视Vdd)。标号7412表 示微计算机的复位端(它可能被有效的Lo重调)。标号7412表示系 统侧的可变电负载。

图75是一个曲线图，表示曲线的放大部分，它表示Ni-MH电池的 具体的放电特性，用于解释本发明的第九个实施例的电源设备和包 括这个设备的电子设备。它是图73的局部放大图。虚线7501表示 54mA的放电电流，虚线7502表示60mA的放电电流。

当只有二次电池被使用的时候，立体声耳机以60mA正常播放。 当电池电压降到系统复位电压1.0V，设备停止工作以后，当电源设 备开始发出6mA的电力的时候，二次电池的负载变成54mA，从而设备 通过在图中点划线7508箭头所示的负载曲线上转换而开始工作，并 通过剩余的放电容量7503工作。还有，当复位电压开始被设在1. 18V(复位电压1 7505)和当本发明电源设备在系统复位和设备停止 以后，开始发电(7509)，剩余容量将被保留，如图中箭头所示，它接 近100mAh，这里通过改变复位电压(复位电压2 7502)和通过负载曲 线转换(实线7507)实现的。

当螺旋弹簧的容量被假设为是用1kgf·cm绕几匝的动能量，然 后它就等效于通过只一次卷紧(几匝)的1/60mAh，当没有二次电池 的时候，本实施例的立体声耳机操作大约1分钟。不过，通过只一次 卷紧，通过充电6mA，即60mA的10％，它可能工作约10分钟，如上所述。

在二次电池的剩余容量期间，它还可能继续工作(在这种情况 下接近100mAh)(总共大约100分钟，图76)。如图76所示。

图76是本发明的第九实施例的电子设备的操作的原理图。

在真正用完二次电池以后，录音和每卷紧一次可能播放1分钟。 当它不播放的时候，二次电池可能被涓流充电。当卷紧几次的时候， 二次电池将被某种程度地充电，然后，它能够一次全部地使用。

图78是一个局部立体平面图，示出一个便携式磁带录音机(立 体声耳机)，它是一个便携式设备，即这样一个电子设备，它包括本 发明的第九实施例的电源设备。按照本实施例，螺旋弹簧的尺寸， 可以被减小到大约20mmφ×5mm厚度，从而使它能够容易地存放在 设备中。

图77是一个流程图，它表示本发明的第九实施例中的电源设备 和包括该电路设备的电子设备。

到目前为止，本实施例的二次电池已经被解释，显然，即使用于 一个非可充电电池的系统，用于紧急情况，直到这个电池被替换，本 发明同样是非常有用的，(锰电池，银电池，水银电池，硬币coin电池， 按钮电池，锂电池等等)。

因为本发明可以把螺旋弹簧释放的能量有效地转换为电能，它 是一个把螺旋弹簧的释放能转换成电能的装置，如上所述，它有下 面几个作用：

1)使设备可以就地被使用(在故障情况下，非常方便)；

2)它可以立即充电，而无需充电器；

3)它不会造成安全问题；

4)它不会造成处理问题；

5)它和临时利用件，如干电池比较，成本低；

6)它可以被用作多系统电源；

7)它能够获得一个理想放电特性的设备。