閃電能量的存儲系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型披露一種閃電能量存儲系統，包括：一避雷針、一導線、一閃電能量存儲元件以及一接地棒。避雷針與導線的一端相接，用以吸引閃電以及將閃電時所夾帶的閃電能量傳導至導線。接地棒與導線的另一端相接。閃電能量存儲裝置具有至少一磁電容以及一切換元件。一控制信號可根據磁電容的充電情況控制切換元件，將閃電能量經由導線以及接地棒導引入地，或是將閃電能量經由導線來對磁電容進行充電。
【專利說明】閃電能量的存儲系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種能量存儲系統，且特別是涉及一種閃電能量存儲系統。
【背景技術】
[0002]多年以來，人類一直設法找尋一種高效率、不昂貴，且更不會污染環境而可達到友善環境目的的能量來源，并應用于日常生活中。
[0003]閃電是一種大氣中的放電現象。當電場變得足夠強時，會于云間或云與大地間發生放電現象，當由云層往地面傳下來的是正電荷，為正閃電(positive lightning),反之為負閃雷(negative lightning)。其中負閃電平均會攜帶約30000安培的電流以及15庫侖的電量，甚至可達到120000安培的電流以及350庫侖的電量。而正閃電的發生機率雖比負閃雷小，但攜帶的電量會比負閃電大，其平均會攜帶約300000安培的電流，約為負閃電的10倍。
[0004]因此，如何收集此種閃電能量為工程師追求的目標。
實用新型內容
[0005]本實用新型是有關于一種收集以及存儲電能的裝置和方法。
[0006]在一特定實施例中，本實用新型提供一種能量存儲系統和方法用以存儲閃電時所攜帶的能量。此閃電能量存儲系統包括:一避雷針、一導線、一閃電能量存儲裝置以及一接地棒。避雷針與導線的一端相接，用以吸引閃電以及將閃電時所夾帶的閃電能量傳導至導線。接地棒與導線的另一端相接。閃電能量存儲裝置具有至少一磁電容元件以及一切換元件。磁電容元件具有一第一磁性區、一第二磁性區以及配置于第一磁性區及第二磁性區之間的一介電區。介電區具有存儲電能的作用，且具有至少10埃(Angstrom)的厚度，以避免或降低電能的泄漏。一控制信號可根據磁電容元件的充電情況控制切換元件，將閃電能量經由導線以及接地棒導引入地，或是將閃電能量經由導線來對磁電容進行充電。
[0007]在一實施例中，介電區的厚度為至少100埃或100埃。
[0008]在一實施例中，閃電能量存儲裝置進一步包括與導線耦接的一轉換器，用以調整閃電能量的電壓以對磁電容元件進行充電。
[0009]在一實施例中，閃電能量存儲裝置是被封裝在一盒體中，且此盒體具有與周圍環境隔絕的一外殼。
[0010]在一實施例中，閃電能量存儲裝置進一步包括一檢測元件，用以檢測磁電容元件的充電狀態，并根據此充電狀態發出此控制信號。
[0011]在一實施例中，閃電能量存儲裝置進一步包括形成于一基板上的多個磁電容，這些磁電容以并聯的方式連接在一起。
[0012]在一實施例中，閃電能量存儲裝置進一步包括一第一連接器以及一第二連接器，此閃電能量經由第一連接器對這些磁電容元件進行充電，以及這些磁電容元件經由第二連接器將存儲的閃電能量供應給一外部元件。[0013]在一實施例中，進一步包括形成于該基板上與此導線連接的一第三連接器。
[0014]在一實施例中，當這些磁電容元件的充電狀態為充滿狀態時，切換元件切換第一連接器與第三連接器連接，使得此閃電能量經由接地棒被導引入地，以及當這些磁電容元件的充電狀態為非充滿狀態時，切換元件切換第一連接器與這些磁電容元件連接，使得此閃電能量對這些磁電容元件進行充電。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為繪示根據本實用新型一較佳實施例的收集以及存儲閃電能量的一系統示意圖。
[0016]圖2為繪示根據本實用新型一較佳實施例的用以存儲閃電能量的磁電容元件示意圖。
[0017]圖3為繪示根據本實用新型一較佳實施例建置于一基板上，并用以存儲閃電能量的多個磁電容元件示意圖。
[0018]圖4所示為根據本實用新型一較佳實施例的閃電能量存儲裝置示意圖。
[0019]圖5為繪示根據本實用新型另一較佳實施例的收集以及存儲閃電能量的一系統示意圖。
【具體實施方式】
[0020]有關本實用新型的前述及其它技術內容、特點與功效，在以下配合參考附圖的較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。在本實用新型被詳細描述以前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
[0021]圖1為繪示根據本實用新型一較佳實施例用以收集以及存儲閃電能量的一系統示意圖。此存儲閃電能量系統100包括:一個或多個避雷針(lightning rod) 101、一個或多個閃電能量存儲裝置(lightning energy harvester) 103 以及一接地棒(ground rod) 104。避雷針101用以吸引閃電以及傳送閃電時所夾帶的閃電能量。避雷針101的材料為一金屬或金屬化物質。在一實施例中，避雷針101被安裝于一建筑物200的頂端。在另一實施例中，如圖5所示，避雷針101被安裝于一塔201的頂端。避雷針101和閃電能量存儲裝置103以及接地棒104間以導線102相接。導線102可將閃電能量經由導線102以及接地棒104導引入大地進行放電，或是將閃電能量經由導線102傳送至閃電能量存儲裝置103存儲。
[0022]在一實施例中，閃電能量存儲裝置103是被封裝在一盒體中，且此盒體具有與周圍環境隔絕的一外殼，以確保閃電能量存儲裝置103不受外界環境污染。其中閃電能量存儲裝置103包括一個或多個磁電容元件200，磁電容元件200為一種使用巨磁阻效應的能量存儲元件，在相同尺寸下，磁電容元件200所形成的電容值可為標準電容元件的IO6-1O17倍。
[0023]圖2為繪示根據本實用新型一較佳實施例的用以存儲閃電能量的磁電容元件示意圖。此磁電容元件200具有一第一磁性區210、一第二磁性區220以及配置于第一磁性區210及第二磁性區220之間的一介電區230。介電區230為一層薄膜，并且其由介電材料所構成，介電材料如鈦酸鋇(BaTiO3)或二氧化鈦(TiO2)。介電區230具有存儲電能的作用，而第一磁性區210與第二磁性區220具有磁偶極子，通過安排第一磁性區210與第二磁性區220具有不同方向的磁偶極子時，可防止或降低電荷從介電區230脫離出來，因此可防止或降低電能泄漏的作用。其中，介電區230具有至少10埃(Angstrom)、至少100埃或100埃的厚度，以避免電能的泄漏。
[0024]在另一實施例中，多個磁電容元件200可共同設置于一基板240上來形成本實用新型的閃電能量存儲裝置103，如圖3所示。基板240上具有一連接器250用以連接導線102。這些磁電容元件200以并聯的方式連接，并耦接至連接器250，以接收從避雷針101以及導線102傳送至的閃電能量。基板240上進一步具有另一連接器253耦接這些磁電容元件200，這些磁電容元件200經由連接器253可將存儲的閃電能量供應給一外部元件。
[0025]在另一實施例中，如圖4所示為根據本實用新型一較佳實施例的閃電能量存儲裝置103示意圖。其中，閃電能量存儲裝置103進一步包括一能量管理模塊260。能量管理模塊260可通過一連接器251與導線102相接，以及通過一連接器252與接地棒104相接。能量管理模塊260進一步具有一檢測元件2601以及一切換元件2602。檢測元件2601，用以檢測磁電容元件200的充電狀態，并根據此充電狀態發出一控制信號。在一實施例中，當檢測元件2601檢測出這些磁電容元件200的充電狀態超過一設定值時，例如為充滿狀況的95%，檢測元件2601發出一控制信號控制切換元件2602切換連接器251耦接至連接器252，使得此閃電能量經由接地棒104被導引入大地。例如，在閃電時，通過避雷針101導入的閃電能量，可經由導線102通過閃電能量存儲裝置103的連接器251對磁電容元件200進行充電，而檢測元件2601會實時對磁電容元件的充電狀態進行檢測，當檢測出這些磁電容元件200的充電狀態超過充滿狀況的95%時，檢測元件2601發出一控制信號控制切換元件2602，將連接器251切換耦接至連接器252，此時，通過避雷針101導入的閃電能量將會被導入大地，避免磁電容元件200發生過充電的情況。此外，在一實施例中，能量管理模塊260進一步包括與導線耦接的一轉換器2603，用以調整閃電能量的電壓以對磁電容元件200進行充電。
[0026]雖然本實用新型已以實施方式披露如上，然其并非用以限定本實用新型，任何本領域技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍內，當可作各種更動與潤飾，因此本實用新型的保護范圍當視所附的權利要求書所界定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種閃電能量存儲系統，其特征在于，至少包括: 一避雷針，用以吸引閃電以及傳送閃電時所夾帶的閃電能量； 一導線，耦接所述避雷針； 一閃電能量存儲裝置，耦接所述導線，其中所述閃電能量存儲裝置具有至少一磁電容元件以及一切換元件，其中每一所述至少一磁電容元件包括: 一第一磁性區； 一第二磁性區；以及 一介電區，配置于所述第一磁性區以及所述第二磁性區之間，其中所述介電區具有存儲電能的作用，且所述介電區具有至少10埃的厚度；以及 一接地棒，與所述導線耦接，其中一控制信號可根據所述至少一磁電容元件的充電情況控制所述切換元件，將所述閃電能量經由所述導線以及所述接地棒導引入大地，或是將所述閃電能量經由所述導線來對所述至少一磁電容進行充電。
2.如權利要求1所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述介電區的厚度為至少100埃。
3.如權利要求2所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述介電區的厚度為100埃。
4.如權利要求1所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述閃電能量存儲裝置進一步包括一轉換器與所述導線耦接，所述轉換器用以調整所述閃電能量的電壓以對所述至少一磁電容元件進行充電。
5.如權利要求1所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述閃電能量存儲裝置是被封裝在一盒體中，且所述盒體具有與周圍環境隔絕的一外殼。
6.如權利要求1所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述閃電能量存儲裝置進一步包括一檢測元件，用以檢測所述至少一磁電容元件的充電狀態，并根據所述充電狀態發出所述控制信號。
7.如權利要求1述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述至少一磁電容元件進一步包括多個磁電容元件，所述磁電容元件以并聯的方式連接在一起。
8.如權利要求7所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述多個磁電容元件位于一基板上。
9.如權利要求8所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述基板進一步包括一第一連接器以及一第二連接器，其中所述閃電能量經由所述第一連接器對所述磁電容元件進行充電，以及所述磁電容元件經由所述第二連接器將存儲的所述閃電能量供應給一外部元件。
10.如權利要求9所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，所述基板進一步包括一第三連接器與所述接地棒連接。
11.如權利要求10所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，當所述磁電容元件的充電狀態為充滿狀態時，所述切換元件切換所述第一連接器與所述第三連接器連接，使得所述閃電能量經由所述接地棒被導弓I入地。
12.如權利要求10所述的閃電能量存儲系統，其特征在于，當所述磁電容元件的充電狀態為非充滿狀態時，所述切換元件切換所述第一連接器與所述磁電容元件連接，使得所述閃電能量對所述磁電容元件進行充電。
【文檔編號】H02J15/00GK203761141SQ201320204280
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年4月22日 優先權日:2012年8月9日
【發明者】賴锜 申請人:北極光股份有限公司