电压发生器的制作方法

本发明涉及一种用于将可移动磁场转换成电压的电压发生器。该电压发生器包括激励单元，激励单元具有布置在以可旋转和/或可移动的方式安装的主体、例如轴上的至少一个磁体、尤其是永磁体，用于产生磁场。在此，磁场跟随主体的运动。与激励单元在功能上共同起作用的转换器单元具有可由磁场磁化的磁化金属线。在此，通过至少在磁场检测范围内，可以通过磁场改变磁化金属线中的磁通方向，可以由可移动磁体中的一个或者磁场来改变磁化金属线的磁化。此外，提供一种与转换器单元在功能上共同起作用的电流传导单元，该电流传导单元具有围绕转换器单元、特别是磁化金属线布置的电线圈，该电线圈具有可通电的电流导体金属线。在此，通过改变磁化金属线的磁通方向，可以在电流导体金属线中感应出电压。

背景技术：

这种电压发生器尤其可以用于由机械运动产生电能，而不需要易磨损的机械部件和/或有损耗的化学能存储器、例如电池。由此，例如可以为由市面上常见的构件构成的电子电路供电。在此，能量产生几乎与机械运动的速度无关。

特别是，在用于检测运动、特别是轴的旋转运动的旋转角度测量装置中，可以特别有利地使用这种电压发生器。在此，永磁体大部分布置在轴端部，并且磁化金属线与电流导体金属线一起以在轴向上与磁体间隔开的方式布置。这种检测装置例如从DE 20 2015 103 893 U1中已知。在此，通过反转脉冲金属线的磁化的极性或改变脉冲金属线的磁化，在围绕脉冲金属线布置的感应金属线中感应出相对低的电压。所产生的电压很低，从而该电压仅可以用于短的传输以及随后用于进行轴的位置识别的对测量信号的分析。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种电压发生器，该电压发生器使得能够在电流导体金属线中产生特别有效的电压感应，由此使得能够产生相对大并且可用于其它目的的感应电压。

根据本发明，上述技术问题通过具有权利要求1的特征的电压发生器来解决。在从属权利要求、说明书和附图中给出了本发明的有利的设计方案和扩展方案。

根据本发明，从磁化金属线的横截面看，磁化金属线具有硬磁部分、优选金属线芯和软磁部分、优选金属线套管。硬磁部分理解为具有相对高的磁矫顽场强度的材料区域，并且软磁部分理解为具有相对低的磁矫顽场强度的材料区域。这例如可以用于不同程度的磁化改变(Um-Magnetisierung)，以发展巴克豪森跳变。磁化金属线缠绕在支承体上并且具有轴向的拉伸应力。在将金属线缠绕在支承体上时，和/或在时间上在缠绕之后由于其它合适的装置，可以产生这种机械拉伸应力。由于硬磁部分和软磁部分的这种生物形态(biomorphe)布置，这两个部分可以具有不同的或者磁通方向。特别是，这些部分中的每一个可以沿着金属线轴具有自己的极性。由此，当超过临界外部磁场强度时，磁化金属线的这种生物形态结构可以导致大的巴克豪森跳变形式的金属线部分的快速磁化改变。在此，磁化金属线的这两个部分中的磁通方向不需要相同地取向，而是可以彼此相反。完全可能且有利的是，这两个部分的磁通方向的取向是彼此相关的，并且特别是当两个部分中的一个中的磁通方向改变时，另一个部分的磁通方向也变为相同的方向。这种在磁化金属线中由磁化变化引起的相对大的磁脉冲(Puls)，随后在作为线圈围绕磁化金属线布置的电流导体金属线中引起电压的感应。为了进一步增强磁化金属线中的磁脉冲，根据本发明设置为，磁化金属线在形成机械拉伸应力的情况下缠绕在支承体上。围绕支承体缠绕磁化金属线，使得多个磁性有效的磁化金属线部段或区段平行地以“金属线束”布置。由此，可以对通过移动的磁场在各个磁化金属线中引起的单脉冲进行叠加，这使得触发相对大的总磁脉冲。此外，通过在磁化金属线中形成机械拉伸应力，可以在磁化金属线的纵向延伸中引起特别快速的脉冲状的磁化变化，使得由相对慢的以速度可变的方式出现的磁场变化，产生跳变式的磁化变化，并且由于这种突然的局部范围内的磁化变化，释放相对大的脉冲能量，然后，根据磁感应定律，该脉冲能量可以在电流导体金属线中产生特别大的电压。由此产生的电压(根据电压发生器的设计尺寸)例如可以用于例如整个装置的自主运行。特别是，该电压可以用于检测运动和/或用于为电子电路供电。总之，利用根据本发明的电压发生器，能够使得能够利用相对简单的技术结构将动能无损耗地转换成电能。

优选磁化金属线被构造为，硬磁部分和软磁部分可以具有不同的磁化。由此，特别是可以在这两个部分中的一个中引起磁通方向的突然“折叠(Umklappen)”，由此可以产生相对大的脉冲，并且可以在电流导体金属线中感应出相对大的电压。

优选磁化金属线被构造为，外部磁场的变化沿着金属线轴触发硬磁部分的磁化的跳变式变化和/或磁软部分的磁化跳变式变化。特别是，本身改变的合适的外部磁场首先可以触发软磁部分的磁化的变化，然后附加地在外部磁场的方向上触发硬磁部分的磁化的变化。由此，可以在磁化金属线中产生相对大的磁脉冲，该磁脉冲在电流导体金属线中产生相对大的电压。替换地，原则上，在金属线的一部分的磁通方向改变的情况下，金属线的另一部分的磁通方向也可以被“拉动”，也就是说，两个部分的磁通方向直接连续改变为一个方向。

优选磁化金属线被构造为在其纵向延伸上形成绞合。由此，可以在磁化金属线中在磁化金属线的纵向延伸上引起特别快速且有效的磁化变化，从而由于这种突然的局部范围内的磁化变化，可以在电流导体金属线中感应出特别大的电压。

优选磁化金属线的缠绕方向与电流导体金属线的缠绕方向垂直地取向。由此，可以将作为线圈围绕磁化金属线缠绕的电流导体金属线中的感应限制到一个电流导体金属线部段，由此可以增加电流导体金属线中的电压的产生。

优选磁化金属线具有两个轴向金属线端部，磁化金属线通过这两个轴向金属线端部固定在支承体上。特别是，仅单个磁化金属线可以多次围绕支承体缠绕。通过将磁化金属线的两端固定在支承体上，可以持久地以相对简单的方式保持作用在磁化金属线上的机械拉伸应力。

优选磁化金属线具有两个轴向金属线端部，这两个轴向金属线端部以材料配合、力配合和/或形状配合的方式彼此连接。由此，使得能够将金属线持久地固定在支承体上，并且使得能够以相对低的成本制造转换器单元

优选支承体被构造为板状的，并且磁化金属线沿支承体的纵向延伸缠绕在支承体上。由此，磁化金属线可以在相对宽的表面上缠绕在支承体上，使得几乎平行地布置的磁化金属线形成相对宽的表面。由此，磁化金属线或者面向激励单元的、基本上形成为平面的磁化金属线部段，可以特别有效地被移动磁场影响。特别是，磁化金属线中的磁通方向的变化可以在缠绕在以板状形成的支承体上的磁化金属线的面向激励单元的整个表面上进行，从而可以产生相对大的总磁脉冲，该总磁脉冲在电流导体金属线中引起相对大的电压。

优选支承体被构造为沿纵向延伸是长度可变的。由此，可以针对任意应用情况，也就是说，针对任意所需的支承体长度和/或电线圈尺寸，单独以特别低的成本产生支承体的长度。

特别优选支承体适合于，也可以构造为在用磁化金属线缠绕之后，沿纵向延伸是长度可变的或者可以增大和/或减小其纵向范围。由此，特别是可以借助支承体保持或增大或者减小作用在磁化金属线上的机械拉伸应力。由此，特别是在将磁化金属线缠绕在支承体之后，也仍然可以单独调节作用在磁化金属线上的机械拉伸应力。因此，特别是可以单独精密调节激励单元与转换器单元之间的相互作用，并且也可以在安装各个部件之后，精密调节激励单元与转换器单元之间的相互作用，由此可以实现这种相互作用的最佳效果，特别是磁化变化的触发。

优选支承体具有第一支承体部分和第二支承体部分，其中，在第一支承体部分和第二支承体部分之间布置有预张件，预张件使支承体的两个支承体部分互相远离。由此，可以以特别简单的方式改变支承体的长度。此外，支承体可以以特别简单的方式，借助两个支承体部分之间的预张力，来支持作用在磁化金属线上的机械拉伸应力。

原则上，预张件可以任意地构造。例如，构造为可相互插入或可螺纹连接的管连接。优选预张件构造为弹性弹簧。由此，可以持久地保持预张力，并且可以自动补偿例如由于变化的环境温度引起的自然出现的支承体和磁化金属线的长度变化，从而可以持久地保持作用在磁化金属线上的机械拉伸应力恒定。

优选电线圈的宽度基本上对应于支承体的长度。由此，可以使用线圈的最大可能宽度来感应电压，从而电流导体金属线中的感应效应由此特别有效，并且电压发生器特别高效。

优选电流导体金属线与用于存储电能的存储装置连接。由此，可以首先临时存储感应电压，并且在期望的时间点再调用感应电压。

附图说明

下面，参考附图借助两个优选实施方式更详细地解释本发明。

图1以立体图示意性地示出了根据本发明的电压发生器的第一设计方案，

图2以横截面图示意性地示出了图1中的电压发生器，

图3以横截面图示出了根据本发明的电压发生器的第二设计方案，以及

图4示出了磁化金属线的设计方案。

具体实施方式

在图1和2中分别示出了根据本发明的用于将可移动磁场23转换成电压的电压发生器1的第一设计方案。为此，电压发生器1包括布置在可移动主体9上的激励单元2、与激励单元2在功能上共同起作用的固定的转换器单元3以及与转换器单元3在功能上共同起作用的电流传导单元4。

在此，激励单元2布置在轴9上，例如布置在未示出的电动机的驱动轴上。激励单元2包括至少一个磁体21，用于产生磁场23。磁体21具有北极和南极，并且特别是居中布置在轴9的端面壁91处。当然，也可以在轴9上布置多于一个的磁体21。通过将磁体21布置在端面壁91处，在该区域中产生磁场23，在轴9旋转时，磁场23跟随轴的运动。转换器单元3布置在距端面91或距磁体21小的轴向距离处。

转换器单元3固定地布置并且具有支承体36，可被磁场23磁化的磁化金属线31缠绕在支承体36上。由此，在轴9或者磁体21或者磁场23旋转时，可以在磁化金属线31中改变磁通方向。

在此，磁化金属线31具有硬磁金属芯32和软磁金属套管33，其在图4中更详细地示出。在此，硬磁芯32可以具有与软磁套管33不同的磁通方向。通过由磁体21产生的磁场23，可以在磁化金属线31中使磁通方向反转。特别是，一旦磁场23由于轴9的旋转而以北极或者南极经过磁化金属线31，则进行磁通方向的这种反转。首先，可以在外部的软磁套管33中改变磁通方向，随后也在硬磁芯32中改变磁通方向。当然，该过程也可以以相反的方向进行。由此，使得磁化金属线31中的磁通方向发生变化，这也称为“巴克豪森效应(跳变)(Barkhausen-Effekt(-Sprung))”。为了增强这种效应，设置为，磁化金属线31构造为在其纵向延伸上形成绞合并且具有机械拉伸应力。为此，根据本发明，将磁化金属线31通过其两个轴向金属线端部34、35固定在支承体36上，并且在形成机械拉伸应力的情况下，特别是缠绕支承体36多次。

原则上，可以将支承体36构造为传统的特别是单件式的板状的线圈支承件，以便优选沿着支承体36的纵向延伸将磁化金属线31缠绕在支承体36上。在附图中所示出的支承体36的设计方案中，支承体36没有构造为单件式的，而是具有两个支承体部分，即第一支承体部分36a和第二支承体部分36b。在第一支承体部分36a和第二支承体部分36b之间布置有连接两个支承体部分36a、36b的预张件37。预张件37原则上可以以不同的变形方案构造。

在图1和2中示出的电压发生器1的第一设计方案中，预张件37被构造为由两个杆37a、37b形成的杆连接，其中，这两个杆37a、37b可以相对于彼此螺纹连接。由此，在两个杆37a、37b相对于彼此螺纹连接的情况下，例如可以改变支承体36的长度，或者可以在两个支承体部分36a、36b上产生预张力，例如以便使磁化金属线31预张开。由此，例如可以使得随后在没有拉伸应力的情况下已经缠绕在支承体36上的磁化金属线31上引入拉伸应力。

在图3中示出的电压发生器1的第二设计方案中，用于在第一支承体部分36a与第二支承体部分36b之间产生预张力的预张件37被构造为弹性弹簧。由此，可以自动补偿在支承体36上出现长度变化(例如由于变化的环境温度引起)时两个支承体部分36a、36b相对于彼此的预张力。由此，可以持久地保持作用在磁化金属线31上的机械拉伸应力恒定，并且可以在磁化金属线31中引起特别有效的脉冲产生，由此可以在电流传导单元4中感应出相对大的电压。

为此，电流传导单元4具有电线圈41，电线圈41以与转换器单元3的纵向延伸垂直的方式围绕转换器单元3布置，并且具有可通电的电流导体金属线42。特别是，电流导体金属线42的缠绕方向与磁化金属线31的缠绕方向垂直地取向。由此，当磁化金属线31中的磁通方向改变时，可以在电流导体金属线42中感应出相对大的电压。为了传输并且存储感应电压，可以将电流导体金属线42与未示出的装置、特别是用于存储电能的存储装置连接。

应当明确，权利要求不局限于所描述的实施例。如已经提到的，对磁体、预张件和/或电线圈的调整对于本领域技术人员来说是显而易见的。相应地可以在可移动的主体上布置更多或更少的磁体。

附图标记列表

1 电压发生器

2 激励单元

21 磁体

23 磁场

3 转换器单元

31 磁化金属线

32 硬磁部分，芯

33 软磁部分，套管

34 金属线端部

35 金属线端部

36 支承体

36a 支承体部分

36b 支承体部分

37 预张件

4 电流传导单元

41 电线圈

42 电流导体金属线

9 主体