电磁能量转换器的制作方法

电磁能量转换器
1.本发明涉及一种用于远程开关或用于电子控制设备的电磁能量转换器。这种远程开关或控制设备能够通过无线电短距离传输信息(通常在建筑物内200米范围内和建筑物外20km范围内)。这样的设备尤其包括远程开关、无线按钮、远程控制器和其他无线电信号发射器，这些无线电信号发射器通过手动致动或物体的机械运动被激励以发射无线电信号。
2.在这样的设备中，电能有利地从机械致动本身获得，以实现免维护操作，而无需更换电池或定期对电池充电。为此目的，使用了机电能量转换器，其将机械能转换为电能，并在短时间内存储该电能，从而实现设备的能量自主操作。
3.机电能量转换器的传统解决方案例如使用电磁能量转换器，这是当今在所提到的应用中使用的能量转换器的典型示例。在所公布的专利ep 1 611 662 b1中描述了这种电磁能量转换器的原理。该原理是铁磁元件相对于永磁体可移动地安装。通过在各自具有两个磁接触点的两个停止位置之间摆动铁磁元件，在低磁阻下发生磁通量的突然方向反转(强烈变化)，从而导致在磁耦合的电线圈中的电能感应。这样的解决方案是紧凑的并且相对容易构造。
4.然而，这些解决方案也有一些缺点。一方面，由于多个磁接触点的机械设计，对所使用的组件的精度要求很高。即使是在制造过程中不可避免的非常小的组件公差也会对能量转换的功能产生很大的影响。另一方面，强磁力峰值发生在上述端部位置。磁力曲线与接触移动组件的接触点之间距离的三次方成比例。因此，在接触点的边界区域会发生强烈的力变化。这些加剧了高公差要求的问题。此外，在移动过程中，力峰值会导致强烈噪音的生成。当将能量转换器用于例如建筑物的远程开关中时，这是不期望的。此外，用户例如经由开关装置或释放元件的致动需要很大的力，通常》3n。
5.因此，本发明的一个目的是描述一种电磁能量转换器，其克服了上述缺点，并且仍然是紧凑的，相对容易构造的并且实现了改进的能量转换。
6.根据第一方面，该目的通过下述类型的电磁能量转换器来解决。进一步的有利实施例和进一步的实施例在权利要求中公开。
7.提供一种尤其是用于远程开关的电磁能量转换器。能量转换器具有用于生成磁路的磁组件。磁体组件包括至少一个永磁体和至少一个铁磁元件。另外，能量转换器包括至少一个电线圈。
8.永磁体和/或铁磁元件均能够在两个极限位置之间移动。由此，永磁体和/或铁磁元件在极限位置之间的移动导致磁路中磁通量的方向反转。磁通量至少部分地被线圈包围。这具有在线圈中感应电能的技术效果。通过在两个极限位置之间移动永磁体和/或铁磁元件，能够实现磁通量的非常快速的方向反转，从而导致线圈中较高的电能感应。
9.在该能量转换器中，永磁体和/或铁磁元件的极限位置中的至少一个被配置为非接触极限位置，在该非接触极限位置，磁组件中的至少两个不相互接触。这意味着在非接触极限位置中，在磁体组件中的至少两个之间形成距离，使得两个磁体组件之间没有直接接触或没有直接碰触。这具有在至少一个地点闭合非铁磁物质上磁路的技术效果。
10.考虑到传统解决方案的上述标准，这种措施最初在技术人员的标准方法中显得很荒谬，因为它导致磁阻的显着增加和磁通量的额外削弱。从根本上，这对于能量转换器的能量密度和效率是不利的。
11.然而，这个缺点能够通过更好的材料或更大的永磁体或具有更高磁化强度的永磁体来弥补。总的来说，这种能量转换器因此具有以下优点，这些优点远远超过了所涉及的缺点。避免了几个磁接触点的机械超定。因此，能量转换器的机械系统被精确确定。在制造中不可避免的磁组件的较小公差能够被容忍，而不会有或只有很少的功能损失或产率降低。这显着提高了能量转换的效率，同时仍然能够实现能量转换器的紧凑设计。此外，能够避免了两个或更多个接触点的非同时分离。此外，能够避免极端的力峰值、尤其是在非接触极限位置的区域中的极端的力峰值。这也显着降低了组件公差的负面影响。此外，能够降低接触点处的铁磁元件的饱和趋势。这意味着能够生成更少的噪音。此外，作用在能量转换器的可移动磁组件上的中等磁力对噪声生成有积极影响。
12.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，不同于非接触极限位置的一个或更多个其他极限位置被配置为使得在这些极限位置处磁体组件中的至少两个磁体组件碰触(距离0)，以便例如经由磁体组件之间的接触点、接触线或接触面产生接触。在替代实施例中，至少一个其他极限位置也被实现为所说明的类型的非接触极限位置。因此，在这些实施例中，存在至少两个非接触极限位置。在进一步的替代实施例中，全部极限位置都是非接触极限位置。
13.磁组件的“碰触”在此是指磁组件之间的直接碰触或直接接触，没有其他物质的中间切换或中间存储或中间耦合。
14.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，非接触极限位置被配置在永磁体和/或铁磁元件的极限位置中的至少一个极限位置中。在该非接触极限位置，磁组件中的至少两个磁组件不碰触，使得磁路在至少一个地点处在非铁磁物质上完全闭合。此外，在永磁体和/或铁磁元件的极限位置中的该至少一个极限位置中，配置不同于非接触极限位置的一个或更多个其他极限位置，磁组件中的至少两个磁组件在该一个或更多个其他极限位置处碰触。
15.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，铁磁元件和永磁体能够相对于彼此移动。替代地，铁磁元件和永磁体相对于彼此固定但被配置为相对于能量转换器的其他磁组件和/或线圈是可移动的。
16.在能量转换器的各种实施例中，只有铁磁元件能够在两个极限位置之间移动，从而导致磁路中磁通量的方向反转。在能量转换器的替代实施例中，只有永磁体能够在两个极限位置之间移动，这导致磁路中磁通量的方向反转。在能量转换器的其他实施例中，铁磁元件和永磁体都能够分别在两个极限位置(铁磁元件的两个极限位置和永磁体的两个极限位置)之间移动，从而导致磁路中磁通量的方向反转。
17.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，(至少一个)非接触极限位置由两个非接触磁组件之间的气隙形成。因此，借助于气隙，非接触磁组件之间的距离以简单的方式形成。然而，即使两个非接触磁组件在非接触极限位置处完全非接触，磁路仍然穿过气隙保持闭合，其中磁通量穿过气隙。
18.在能量转换器的替代或补充实施例中，(至少一个)非接触极限位置由至少部分地
布置在两个非接触磁体组件之间的非铁磁材料(空气除外)形成。非铁磁材料例如是塑料。非铁磁材料因此至少部分地填充非接触磁体组件之间的空间，使得在非接触极限位置处的磁体组件是完全非接触的。然而，即使在该配置中，磁路仍然保持闭合，其中磁通量穿过非铁磁材料。
19.在具有多于一个非接触极限位置的其他实施例中，至少一个非接触极限位置由气隙形成，而至少一个其他非接触极限位置由非铁磁材料形成。
20.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，移动是围绕旋转轴线以限定的旋转角度进行的旋转。旋转角度由此限定了极限位置。由此，将移动配置为旋转适用于永磁体和/或铁磁元件。旋转角度有利地限定了小于360
°
的圆弧段，其外边界是永磁体和/或铁磁元件的两个极限位置。旋转使得能够实现围绕永磁体和/或铁磁元件的旋转轴线或悬架或支承位置的移动，这使得能够实现紧凑的设计。
21.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，旋转角度小于30
°
，尤其是小于10
°
，尤其是1
°
至10
°
。这实现了能量转换器的特别紧凑或扁平的设计，因为仅执行较小的或微小的移动。
22.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，其还具有弹簧元件，该弹簧元件力耦合到铁磁元件和/或永磁体。通过致动弹簧元件，能够生成弹簧力以用于克服磁保持力从两个极限位置之一释放铁磁元件和/或永磁体。弹簧元件使可移动磁体组件被预加载，其中当超过磁保持力时，可移动磁体组件突然从极限位置迅速移动到另一个极限位置，这导致磁通量方向特别快速的反转。这种在很短的时间内磁通量的急剧变化会在线圈中引起特别高的电能感应并提高能量转换。
23.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，铁磁元件被配置为第一铁磁元件，其中磁组件包括第二铁磁元件。第一铁磁元件具有基部和形成在基部上的两个支腿，并在基部处磁耦合到线圈。第二铁磁元件磁耦合到永磁体并在第一铁磁元件的两个支腿的区域中延伸。第二铁磁元件长于第一铁磁元件的支腿之间的距离，其中第二铁磁元件在相应的重叠区域中与第一铁磁元件的支腿至少部分重叠以用于磁耦合。这提供了从永磁体穿过第二铁磁元件到第一铁磁元件、穿过线圈并再次返回到永磁体的磁路，从而有效地输送和引导磁通量穿过线圈。这样，寄生效应保持较低并且提高了能量转换器的效率。
24.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，第二铁磁元件在相应的重叠区域中的面向第一铁磁元件的基部的一侧上朝向第一铁磁元件的基部突出。第二铁磁元件的几何形状的这种巧妙成形能够扩大磁耦合的重叠区域从而扩大有效磁通量。
25.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，第二铁磁元件在远离第一铁磁元件的基部的一侧上的区域中延伸超过第一铁磁元件的支腿并且在该区域中具有截角。第二铁磁元件的几何形状的这种巧妙成形使得寄生磁通量能够最小。截角相对于直角在面积上例如成角度地或径向地或以其他方式减小。
26.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，磁组件包括第三铁磁元件。第三铁磁元件磁耦合到永磁体。第一铁磁元件能够在两个极限位置之间移动。在两个极限位置中的一个极限位置中，第一铁磁元件利用两个支腿中的一个支腿撞击第二铁磁元件，其中在两个支腿中的另一支腿与第三铁磁元件之间形成距离。第一铁磁元件利用两个支腿中的另一支腿在两个极限位置中的另一极限位置中撞击第二铁磁元件，其中在两个支腿中
的一个支腿与第三铁磁元件之间形成距离。在该配置中，第一铁磁元件的磁极性通过分别利用一个或另一支腿交替地撞击(接触)在第二铁磁元件上来进行反转，该第二铁磁元件又磁耦合到永磁体。在第一铁磁元件的这两个极限位置的每一个极限位置中与第三铁磁元件间隔开的相应的另一支腿因此包括非接触极限位置。在该配置中，第一铁磁元件的一个支腿因此总是在相应的极限位置与第二铁磁元件接触，而另一支腿在距第三铁磁元件一距离处进入非接触极限位置。这提供了从永磁体穿过第二铁磁元件到第一铁磁元件、穿过线圈到第三铁磁元件并再次返回到永磁体的磁路，从而有效地输送和引导磁通量穿过线圈。同时，有效地实现了上述基本优点。
27.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，第三铁磁元件在第一铁磁元件的两个支腿的区域中延伸，其中第三铁磁元件比第一铁磁元件的支腿之间的距离短，使得第三铁磁元件不与第一铁磁元件的支腿重叠。这样，能够容易地形成第一铁磁元件的相应支腿与第三铁磁元件之间的相应距离。
28.在能量转换器的各种实施例或进一步的实施方式中，相应的支腿与第三铁磁元件之间的距离通过气隙或通过非铁磁材料、尤其是上述类型的非铁磁材料来实现。在能量转换器的各种实施例或进一步的实施例中，在第三铁磁元件与永磁体之间存在距离。该距离是永久形成的，即独立于永磁体和/或铁磁元件的极限位置。该距离在一些实施例中通过气隙或通过非铁磁材料来实现。这些实施例使得能够在保持能量转换器的紧凑设计的同时为所需应用确定磁体组件的尺寸和磁效应。
29.根据另一方面，上述目的通过根据权利要求12的远程开关来解决。远程开关包括上面说明的类型的电磁能量转换器。借助于这种远程开关，类似地实现了上述关于根据第一方面的能量转换器所说明的优点和效果。尤其是，远程开关能够以完全能量自主的方式实现。
30.在远程开关的各种实施例或进一步的实施方式中，电磁能量转换器利用弹簧元件来实现，如上文关于能量转换器的特定实施例所描述的，该弹簧元件力耦合到铁磁元件和/或永磁体，其中能够通过致动弹簧元件来生成弹簧力，以克服磁保持力从两个极限位置之一相应释放铁磁元件和/或永磁体。在这种情况下，远程开关具有释放单元，该释放单元可移动地配置并且耦合到能量转换器的弹簧元件以用于致动弹簧元件。这样，尤其实现了远程开关的双稳态操作模式。当释放元件被致动一次时，能量转换器的可移动磁组件从一个极限位置迅速移动到另一个极限位置。当释放元件被再次致动时，能量转换器的可移动磁组件从第二极限位置迅速回移到第一极限位置。在这种情况下，释放元件例如被配置成使得根据能量转换器的可移动磁组件所处的极限位置，该释放元件位于两个不同的位置。
31.在远程开关的各种实施例或进一步的实施方式中，远程开关还包括用于将释放单元复位到释放单元的初始位置的复位元件。在该配置中，实现了远程开关的单稳态操作模式。在这种情况下，释放元件的单次致动导致能量转换器的可移动磁组件从一个极限位置迅速移动另一个极限位置，紧接着能量转换器的可移动磁组件从第二个极限位置迅速回移到第一个极限位置。在这种情况下，释放元件例如被配置为从初始位置移动到第二位置并且自动地从该位置返回到初始位置。这样，单稳态运行实现了能量转换器在磁路中的磁通量的双向反转从而在线圈中实现了电能的双向感应。因此，与双稳态操作模式相比，一次致动能够获得几乎两倍的电能。单稳态操作模式例如用于复杂无线电信号和信息传输的耗能
应用，而双稳态操作模式用于耗能较少的应用，例如位置信号或开关命令的单纯传输。
32.在远程开关的各种实施例或进一步的实施方式中，复位元件例如是弹簧或弹性元件。
33.在远程开关的各种实施例或进一步的实施方式中，远程开关包括用于测量来自环境的物理参数的测量变量或测量数据的一个或更多个传感器。测量变量的示例是空气温度、湿度、与附近物体的距离、气体浓度、磁场、加速度、热辐射、土壤湿度、湿度、空气中的颗粒数、物体的存在等。
34.以上说明的所有方面、特征、运行方法和实施例可以单独或以任何组合实现。
35.下面借助附图参考几个实施例更详细地说明本发明。
36.在附图中：
37.图1a示出了根据现有技术的能量转换器的示例性实施例的顶侧的示意性视图，
38.图1b示出了处于第一状态下的根据图1a的能量转换器的示意性侧视图，
39.图1c示出了处于第二状态下的根据图1b的能量转换器，
40.图2a示出了根据本发明的能量转换器的第一示例性实施例的顶侧的示意性视图，
41.图2b示出了处于第一状态下的根据图2a的能量转换器的示意性侧视图，
42.图2c示出了处于第二状态下的根据图2b的能量转换器，
43.图3示出了根据本发明的能量转换器的第二示例性实施例的顶侧的示意性视图，
44.图4示出了根据本发明的能量转换器的第三示例性实施例的顶侧的示意性视图，
45.图5至图8各自示出了根据本发明的能量转换器的第四至第七示例性实施例的顶侧的示意性视图，
46.图9示出了根据本发明的远程开关的示例性实施例的立体视图，
47.图10示出了根据图9的远程开关的分解视图。
48.首先，参照图1a至图1c，说明现有技术能量转换器的一个示例性实施例。
49.图1a示出了这种能量转换器的顶侧的示意性视图。能量转换器具有铁磁元件1，该铁磁元件具有基部11和在该基部上形成为u形的支腿10a和10b。电线圈9利用铁磁元件1磁耦合到基部11。电线圈9由此围绕基部11进行缠绕。线圈9被配置为通过磁感应在两个端子处生成电压。弹簧元件3被布置在右支腿10b上，如下面将更详细地说明的，该弹簧元件被配置为致动能量转换器。铁磁元件1围绕旋转轴线a可移动地安装。
50.此外，能量转换器包括第二铁磁元件2a。第二铁磁元件2a磁耦合到永磁体8(参见图1b和图1c)并在第一铁磁元件1的两个支腿10a和10b的区域中延伸。第二铁磁元件2a长于第一铁磁元件1的支腿10a与支腿10b之间的距离，其中，第二铁磁元件2a在相应的重叠区域中与第一铁磁元件1的支腿10a和支腿10b部分重叠以用于磁耦合。
51.此外，能量转换器具有第三铁磁元件2b(参见图1b和图1c)，该第三铁磁元件被布置在永磁体8的与第二铁磁元件2a相对的一侧并与该永磁体磁耦合。这样，铁磁元件2a和2b磁耦合到永磁体8的不同磁极。永磁体8和铁磁元件2a和2b形成一组磁组件以用于生成磁路。
52.在下文中，参照图1b和1c描述该现有技术能量转换器的操作，图1b和1c分别示出了处于不同状态下的能量转换器的侧视图。如上所述，铁磁元件1被导电线圈9包围。此外，磁路由铁磁元件2a和2b以及永磁体8来完成。根据图1b中的状态，第一铁磁元件1以其两个
支腿10a和10b在两个接触点7处接触第二铁磁元件2a和第三铁磁元件2b，该第二铁磁元件和第三铁磁元件经由永磁体8(磁极相反地)被磁化。支腿10a在左侧的下接触点7处接触第三铁磁元件2b，而支腿10b在右侧的上接触点7处接触第二铁磁元件2a。
53.因此，磁通量从永磁体8开始传播通过与其接触的铁磁元件2a和铁磁元件2b，然后通过两个接触点7进入到铁磁元件1中，并在此闭合。两个接触点7由此使得能够减小磁路中的磁阻，其中能够实现相对较高的磁通量。此外，两个接触点7使得在接触点7打开和闭合时磁通量能够发生突然且强烈的变化，这将在下面更详细地说明。
54.如上所述，在该示例性实施例中，铁磁元件1可移动地安装并且能够经由旋转5在预定旋转角度内(例如《30
°
或《10
°
)围绕旋转轴线a(参见图1a)枢转。旋转轴线a进入到图1b和1c的绘图平面中。铁磁元件1能够通过向弹簧元件3施加力4通过一定的旋转角度以跷板状的方式旋转，其中能够假设图1b和1c所示的两个端部位置(极限位置)。在这两个端部位置中，铁磁元件1在与两个支腿10a和10b的相应接触点7处交替地撞击铁磁元件2a和2b的对应点。由于向弹簧元件3施加力4，铁磁元件1从图1b中的位置(状态)转移到图1c中的位置(状态)。
55.由于接触点7中的磁保持力，旋转5突然发生，其中弹簧元件最初发生形变，而铁磁元件1未发生任何移动。磁保持力将铁磁元件1保持在端部位置之一中。只有当弹簧元件3施加的力4超过磁保持力时，才会突然切换到另一个端部位置(极限位置)并存在两个新接触点7(参见从图1b到图1c的过渡，反之亦然)，此时通过这两个新接触点传导磁通量。在两个端部位置(图1b和图1c)，通过铁磁元件1的磁通量最大，但分别以相反的方向。这意味着会发生磁通量方向的反转，这会在电线圈9中引起预期的电压感应。
56.根据图1a至1c所示原理的能量转换器具有以下缺点：
[0057]-机械超定。这来自可移动铁磁元件1的支承位置(旋转轴线)a和相应的两个磁接触位置7。由于所有三个位置理想地都位于一条直线上，因此只有通过所使用的零件和组件的极高精度才能实现始终如一精确的功能。即使是制造中不可避免的非常小的偏差(公差)，也会对能量转换的功能产生很大影响，这最终导致成品率(能量转换)较差。
[0058]-极限位置中极强的力峰值。可移动铁磁元件1的力曲线与接触点7之间距离的三次方成比例。因此，在这些接触点7的边界区域会发生强烈的力变化。这加剧了高公差要求的问题，并导致接触点7中的铁磁材料的磁饱和，这降低了能量转换的效率。此外，力峰值有时会导致铁磁元件1不同时从两个接触点7中的每一个分离，这也对能量转换效率产生负面影响。
[0059]-高噪音的生成。在移动过程中，当可移动铁磁元件1利用铁磁元件2a和2b在接触点7处撞击附接位置时，力峰值还导致高噪声的生成。如果将能量转换器用于例如建筑物的远程开关中，则这是不期望的。
[0060]
根据本发明的能量转换器克服了这些缺点。参照图2a至图2c，说明了根据本发明的能量转换器的一个示例性实施例。
[0061]
根据图2a至图2c的实施例的本发明的能量转换器包括与根据图1a至1c的实施例的能量转换器相同的组件。相同的组件标以相同的附图标记，对应的功能参见上述说明。然而，与根据图1a至图1c的实施例的能量转换器相比，根据图2a至2c的实施例的能量转换器在其配置上具有显着的差异。这些差异将在下面进行说明。
[0062]
一个显着的差异是，(将图2b和图2c与图1b和图1c进行比较)在铁磁元件1的所述端部位置的磁路没有完全闭合。与根据图1a至图1c的实施例的能量转换器相比，在相应的端部位置处，根据图2a至图2c的实施例的能量转换器在磁路中所涉及的磁组件之间的预定地点处具有限定的距离6、16。从图2b能够看出，在该端部位置，铁磁元件1仅以其右侧的支腿10b在上接触点7处接触铁磁元件2a。铁磁元件1的另一个支腿10a在该端部位置的左侧与铁磁元件2b间隔开距离6。从图2c能够看出，在该端部位置，铁磁元件1仅以其左侧的支腿10a在上接触点7处接触铁磁元件2a。铁磁元件1的另一个支腿10b在该端部位置的右侧与铁磁元件2b间隔开距离6。
[0063]
此外，作为示例，距离16也被配置在永磁体8与铁磁元件2b之间。在替代实施例中，距离16被省略或者被配置在永磁体8与铁磁元件2a之间或者分别被配置在永磁体8与铁磁元件2a和2b之间。在根据图2a至图2c的实施例中，所说明的距离6、16为气隙。在替代实施例中，该距离经由在相应的磁体组件之间引入的非铁磁材料来实现。经由所说明的距离6、16实现了铁磁元件1相对于图2b中的支腿10a以及图2c中的支腿10b的非接触极限位置。
[0064]
就最高效和有效地利用磁通量来实现(在任何情况下都是困难的)有效能量转换的目的而言，这些措施起初似乎是荒谬的。这是因为这些措施最初会导致磁通量的减弱，从而不利于能量转换器的能量密度和效率。
[0065]
然而，已经发现，例如如图2a至图2c所示的实施例中所例示的能量转换器的配置具有以下优点：
[0066]-机械系统的确定性。由于可移动铁磁元件1此时在相应的端部位置(旋转轴线a和相应的接触点7中的一个)仅具有两个而不是三个机械确定因素，因此机械系统被精确确定。在制造中不可避免的零件和磁体组件的较小公差能够在不损失功能或降低产率的情况下予以容忍。避免了两个接触点7的非同时分离。
[0067]-避免极端的力峰值。距离6允许力曲线的线性化。能够避免接触点7附近的极端力梯度。
[0068]-此外，能够降低接触点7处的铁磁元件的饱和趋势。
[0069]-更低噪音的生成。作用在可移动铁磁元件1上的中等磁力对噪声的生成具有积极作用。
[0070]
图3和图4分别示出了根据本发明的能量转换器的第二和第三示例性实施例的顶侧的示意性视图。在图3和图4中，能量转换器以类似于根据图2a至图2c的实施例的能量转换器的方式来构造。相同的组件标以相同的附图标记，对应的功能参见上述说明。然而，与根据图2a至图2c的配置相比，根据图3和图4的实施例中的能量转换器在铁磁元件2a的几何形状上具有差异。
[0071]
虽然图2a中的铁磁元件2a的示例性实施例是矩形的，但在图3和图4的实施例中实现了更复杂的几何形状。尤其是，在图3和图4的两个实施例中，在铁磁元件1的支腿10a和10b与铁磁元件2a之间的相应的重叠区域中的重叠表面积被扩大。这是通过使第二铁磁元件2a在相应的重叠区域中在面向第一铁磁元件1的基部11的一侧上朝向第一铁磁元件1的基部11突出来实现的。为此目的，第二铁磁元件2a具有对应的突出部12a和12b。这具有增加有效磁通量的优点。
[0072]
此外，在根据图4的实施例中，第二铁磁元件2a在其突出超过第一铁磁元件1的支
腿10a和10b的相应区域中远离第一铁磁元件的基部11的一侧上的面积减少。这是通过使第二铁磁元件2a在相应区域中的该远侧上具有斜角来实现的。这具有减少寄生磁通量的优点。然而，在第二铁磁元件2a的位于两个支腿10a与10b之间的中心区域中，在根据图4的实施例中，第二铁磁元件2a的面积没有减小。相反，在该区域中，在第二铁磁元件2a的最大可能区域上实现了与永磁体8的强磁耦合(与上面的说明比较)。
[0073]
因此，在图3和图4的实施例中示出的第二铁磁元件2a的更复杂几何形状的优点是优化(穿过铁磁元件1的)有益磁通量与寄生磁通量(源自永磁体8但不穿过铁磁元件1的所有磁通量)的比率。通过减少对通过线圈的感应没有贡献但能够产生力的寄生磁场，这直接有利于能量转换的效率。
[0074]
图5至图8分别示出了根据本发明的能量转换器的第四至第七实施例的顶侧的示意性视图。
[0075]
图5和图6的实施例涉及第一铁磁元件1与第二铁磁元件2a的突出部12a和12b之间的磁通量的重叠区域或重叠表面的设计。为清楚起见，重叠区域在图5和图6中均以阴影线示出。除此以外，第二铁磁元件2a具有斜角13a和13b，如关于图4所说明的。
[0076]
在图5中，相应的突出部12a和12b与相应的支腿10a和10b之间的重叠区域在面积上相等或对称地布置。另外，在这种情况下，第二铁磁元件2a也相对于两个支腿10a和10b以对称的方式布置。这展示了根据图2a至图2c、图3以及图4的实施例的第二铁磁元件2a相对于两个支腿10a和10b略微向左偏移的布置的差异。
[0077]
在图6中，示出了第二铁磁元件2a相对于两个支腿10a和10b略微向右偏移的布置以及相应的突出部12a和12b与相应的支腿10a和10b之间的重叠区域的不对称性。尤其是，突出部12a与支腿10a之间的面积重叠小于突出部12b与支腿10b之间的面积重叠。接触点7区域中用于磁通量的相应重叠区域的尺寸(与图2b和2c比较)基本上决定了分离力。不对称设计补偿了两个运动方向上分离力的不相等，这是由弹簧元件3的单侧安装与结构的有限刚度相互作用引起的。
[0078]
图7和图8的实施例涉及关于弹簧元件或多个弹簧元件3的设计。在根据图7的实施例中，两个弹簧元件3a和3b分别被布置在相对侧上、即在两个支腿10a和10b上。这在实现双稳态概念时能够尤其有利，因为在这种情况下，致动力能够在一个方向上分别(例如分别从下方或分别从上方)作用在弹簧元件3a和3b上。
[0079]
在根据图8的实施例中，弹簧元件3被布置在左支腿10a上并且被设计为具有梯形形状的板弹簧。弹簧元件3是高应力组件，并且必须在能量转换器的工业应用中经受数百万次开关循环。弹簧元件3的几何形状的梯形设计具有以下优点：当弹簧元件3弯曲时应力分布更均匀，从而导致使用寿命增加。
[0080]
图9和图10分别示出了根据本发明的远程开关14的一个示例性实施例的立体视图和分解视图。远程开关14包括上面说明的类型的能量转换器。这样，远程开关14能够构造为能量自主远程开关14。虽然图2a至图8为示意性图示，但图9和图10示出了实际技术实现的视图。
[0081]
为了实现为能量自主远程开关，除了能量转换器之外，有利地在远程开关14的紧凑模块中实现用于电能的短期存储设备、电压转换器和无线电电子设备，该紧凑模块具有用于施力的机械接口以及可以区分多个不同施力位置的传感器接口。
[0082]
图9示出了处于组装状态下的远程开关14。图9示出了两个释放单元15之一，通过该释放单元能够触发能量转换器。
[0083]
图10示例性地详细地示出了远程开关14的内部结构。组件17和组件22分别是上部外壳部件和下部外壳部件(顶侧17和底侧22)。组件23示出了所描述的具有弹簧元件3的电磁能量转换器。印刷电路板24至少承载以下组件：电压整流器、短时能量传感器、电压调节器、微控制器、无线电单元和无线电天线20。除了无线电天线20之外，无线接口21被配置用于进一步的通信。无线接口21例如是nfc接口。
[0084]
此外，可选地存在一个或更多个传感器25a、25b、25c、25d。这些在此处示例性地实现为印刷电路板24上的导体轨道并且一旦力在顶侧17施加到传感器接口27a至27d上就由键盘垫19、更准确地说由其导电部分26a至26d桥接，这些传感器接口机械地连接到该键盘垫、更准确地说其导电部分。这些传感器的目的是实现具有多个致动接口的开关(诸如双摇臂开关)，该开关能够用于控制多个负载。
[0085]
释放单元15是当远程开关14被致动时将力传递到弹簧元件3的杠杆。复位元件18是第二弹簧元件，一旦外力显著减小，该第二弹簧元件就使机构返回其初始状态。经由复位元件18实现单稳态操作模式。在替代实施例中，不存在复位元件18，其中实现了双稳态操作模式。
[0086]
下面将更详细地说明单稳态和双稳态操作模式。
[0087]
图10示出了单稳态操作模式。在此，总是使用两个弹簧元件3和18。第一弹簧元件3用于使能量转换器23的可移动磁组件的移动加速。它确保了能量转换器23的可移动磁组件的恒定快速移动，而不管开关致动的速度如何。第二弹簧元件18恢复远程开关14的初始状态。因此，只要不施加外力，远程开关14就只有一个稳定的位置。
[0088]
与此不同的是一种替代的双稳态系统。在这种情况下，弹簧元件18被省略。当释放单元15中的一个被致动时，远程开关14切换到两个稳定状态中相应的另一个。在释放装置15之一上发生新的致动之前，远程开关14不会被复位。
[0089]
此处描述的几何结构仅作为示例示出，并且还能够以不同的方式进行设计。同样，在未示出的实施例中，移动部件和静止部件交换角色，因为只有相对移动是重要的。所说明的所有实施例仅以示例的方式进行选择。
[0090]
附图标记列表
[0091]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一铁磁元件(芯体)
[0092]
2a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二铁磁元件(电枢)
[0093]
2b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三铁磁元件
[0094]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件
[0095]
3a、3b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件
[0096]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
施力
[0097]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
围绕一个角度旋转
[0098]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
距离
[0099]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
接触点
[0100]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
永磁体
[0101]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电线圈
[0102]
10a、10b
ꢀꢀ
支腿
[0103]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基部
[0104]
12a、12b
ꢀꢀꢀꢀꢀ
突出部
[0105]
13a、13b
ꢀꢀ
斜角
[0106]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
远程开关
[0107]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
释放单元
[0108]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
距离
[0109]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶侧
[0110]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
复位元件、弹簧
[0111]
19
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
键盘垫
[0112]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无线电天线
[0113]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无线接口
[0114]
22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底侧
[0115]
23
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
模块
[0116]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
印刷电路板
[0117]
25a至25d
ꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器
[0118]
26a至26d
ꢀꢀꢀꢀꢀ
导电部分
[0119]
27a至27d
ꢀꢀꢀꢀꢀ
传感器接口
[0120]aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转轴线