感应发电机和在使用感应发电机的情况下生成电流的方法_3

文档序号:8417805阅读:来源:国知局
北极并且第二永磁体元件134以其南极与金属连接板136接触,从而整个总体结构形成u形的永磁体130,其中,第一永磁体元件132形成第一极,第二永磁体元件134形成第二极,连接板136形成磁轭。电磁系统128形成用多个箭头标出的永磁场138。在图1B的视图中,永磁场138的磁通量逆时针方向流动。在位于永磁体130与回流板106之间的气隙140内,线圈108利用第一扁平弯曲弹簧114和第二扁平弯曲弹簧116可运动地支承在永磁场138内,从而线圈可以在偏转之后通过操作元件以通过在图1B的视图中的水平箭头标出的相对运动142振荡。
[0086]如图1B的视图所示,电磁系统128静态地构造出。其基本上由两个永磁体元件132、134和第二回流铁或者说回流板106构成,并且通过气隙140磁性封闭,两个永磁体元件在一侧与回流铁或者说连接板136无气隙地磁性联接。因此,在气隙140内生成两个恒定的方向相反的磁场或磁流。无铁芯的线圈108的轻巧的平面四边形绕组位于气隙140内。线圈108可运动地支承并且可以沿着气隙140完成相对运动142。
[0087]图1C以立体图示出根据本发明的实施例的图1A的感应发电机100。在此明确记录了对线圈108的通过弹簧元件104提供的支承。如图所示,该支承在此由两个扁平弯曲弹簧114、116构成,它们彼此平行延伸地布置。在弹簧元件104的其中一个端部118上,两个弹簧端部固定在壳体或承载结构102内,在另一端部120上,它们固定在线圈体或线圈支座110上。得益于平行四边形的这种布置方式,第一弹簧114和第二弹簧116可以沿利用箭头标注的方向142A、142B平行变形,从而线圈108可以以近似的平行运动完成振荡的相对运动,并且因此可以形成非常好的振动体。理念的主要优点是,机械磨损仅由弹簧114、116的内部磨损(其认为几乎可忽略不计)以及线圈108振荡运动期间的空气阻力构成。为此还加上线圈108内的电阻损失,然而这种电阻损失在任何类型的发电机中都会发生。因为第一扁平弹簧114和第二扁平弹簧116彼此电绝缘,所以它们可以同时用于集电目的或电连接线圈108。线圈108的端线不仅可以间接也可以直接地利用附加接触销来接触其他弹簧端部120。第一端部区域118的弹簧端部可以在一侧或两侧实施为弹簧接触部并且能够极其简单和廉价地实现与任意电子模块的接触。
[0088]图1D以分解图示出根据本发明的实施例的图1A的感应发电机100。在此清楚地看到实施为“弹簧平行四边形”的弹簧元件104。线圈108利用这种“弹簧平行四边形”104的支承虽然是有利的,然而是非强制的。线圈108例如也可以利用简单的板簧或膜片振动地支承。然而也可以将简单的转动支承或线性支承与扭转弹簧、拉力或压力弹簧组合。在此可以使用弹簧元件114、116,柔性薄膜,滑动接触部或线来集电。
[0089]以下说明根据本发明的实施例的图1A至ID所示的感应发电机100的工作原理。
[0090]为了操作发电机100,线圈体110的操作舌形件124被操作器控制,朝向两个方向142A、142B的其中一个方向以特定的路径或特定的力偏转并且突然释放。线圈108开始在恒定的磁场138内振动,按照洛伦兹法则在其中感应出电能,通过振动接触弹簧或者说扁平弯曲弹簧114、116集聚电能用于供给发射模块。由于互感,线圈108的振幅根据用电器的功率减弱,直至线圈体I1进入静止状态。通过弹簧元件104的弹簧常数和线圈108的重量可以控制脉冲长度。在此,损失基本上由振荡期间的空气阻力和线圈108的铜绕组内的电阻损失组成。可利用该理念获得的效率在65%至80%之间。能量转换器100的电磁系统128的铁磁回路与传统系统相比仅用于磁滞的部分区域,并且因此对磁性要求不高并且系统成本明显降低。感应发电机100生成交流电。可以测量例如第一半正弦的极性并且用于方向识别。因而例如可以生成并发送“启动”和“关闭”信号(与发电机100的操作方向有关)并且没有附加的编码接触部。
[0091]如已经提及的和下图所示那样,能量转换器100的电磁系统128可以不同方式构造出。
[0092]图2A和2B示出感应发电机100的另一实施例。
[0093]图2A以俯视图示出示范性的感应发电机100。证实的是,感应发电机100的该实施例的上侧对应于图1A所示的最大部分,区别是,图2A所示的感应发电机100更窄地实施并且集电器112不与回流板106重叠。
[0094]图1A至ID与图2A和2B所示的感应发电机100之间的区别尤其在观察图2B的横截面图的情况下是明显的。在此,永磁体130仅由唯一的磁体形成,不同于其他实施例,其取向平行于线圈108的绕组延伸,并且该永磁体具有两个极靴200。在此,磁场回路128在每侧配备有具有两个极靴200的较大的磁体130。返回板或者说回流板106又通过气隙140与电磁系统128的剩余部分在空间上分开地布置。利用在此示出的结构形式可以明显提高永磁体130的极面上的永磁场138的磁通量的磁通密度。磁通密度根据磁体130的极面积与极靴200的极面积之间的比计算出。
[0095]图3A和3B示出感应发电机100的另一实施例。
[0096]在该俯视图中,感应发电机100的图3A所示的实施例对应于图1A所示的实施例,区别是,在图3A的感应发电机100中,回流板106布置在集电器112上方。
[0097]图3B的横截面图公开的是,与其他实施例不同地,在此示出的感应发电机100还附加地具有第三永磁体元件300和第四永磁体元件302,它们结合回流板106形成另一永磁体304。该另一永磁体304与永磁体130通过气隙140分开地镜像对置并且连同其一起形成电磁系统128。
[0098]图4以横截面图示出感应发电机100的另一实施例。在此,磁场回路128也由永磁体130和另一永磁体304形成,其中,然而在此使用两个回流板106,它们呈U形弯曲。在此,永磁场138相应分为第一磁流400和第二磁流402。线圈108布置在此处由U形回流板106形成的气隙140内,从而线圈的第一绕组半部404承受第一磁流400,线圈108的第二绕组半部406承受第二磁流402。如果例如期望防尘或防水的实施方案,那么尤其是在图4中所选的结构形式能够实现轻松封装发电机100。
[0099]当然除了附图所示之外,电磁系统128的其他结构方式也是可行的。重要的是,线圈108的绕组半部404,406可以在尽量强的磁场138内振荡。感应发电机100的可运动的振动系统非常紧凑和轻巧地实施。在此,线圈108可以仅在外部震动非常强烈时才处于不期望的振动中。为了阻止生成“错误的”遥控信号,振动体或者说线圈108可以将开关壳体通过操作器卡止在静止位置和最终位置处。另一可行性是测量感应电压,并且仅评估超过特定的作为开关信号的电压水平的电压。
[0100]图5示出在使用感应发电机的情况下生成电流的方法500的实施例的流程图。该方法500可以结合感应发电机有利地实施,像感应发电机借助前述或下述附图1A至4详细阐述的那样。在步骤502中,通过操作感应发电机的操作元件,可利用弹簧元件运动支承的线圈以预定的程度或预定的力偏转。因而,线圈实施相对于在感应发电机内存在的永磁场的磁通量横向的振荡运动。在步骤504中,利用基于线圈振荡运动的电磁感应,在线圈绕组内感应出电流。通过适当的接触量取用于例如运行自主遥控开关的电流。
[0101]图6示出根据本发明另一实施例的感应发电机100的俯视图。该感应发电机100具有承载结构102、第一回流板106和第二回流板606。回流板106、606与承载结构102固定连接。由线圈支座110承载的线圈108利用由第一扁平弯曲弹簧114和第二扁平弯曲弹簧116组成的弹簧元件可相对于承载结构102和回流板106、606运动地支承。扁平弯曲弹簧114、116布置在感应发电机100的彼此对置的侧面上。回流板106、606布置在扁平弯曲弹簧114、116之间。由承载结构102和回流板106、606组成的系统利用夹子650保持在一起。夹子650居中地布置在扁平弯曲弹簧114、116之间。
[0102]感应发电机100可以通过承载结构102固定在一对象,例如壁上。为此可以使用适当的固定元件,例如螺栓。当线圈108在感应发电机100运行的情况下实施振荡运动时,承载结构102和回流板106、606处于静止状态。
[0103]图7沿图6所示的线D-D示出根据本发明的实施例的图6的感应发电机100的横截面图。在该视图中看到承载结构102、回流板106、606、夹子650和由线圈支座110承载的线圈108。永磁体130布置在回流板106、606之间。根据该实施例,永磁体130具有两个可选的极靴200、700。扁平弯曲弹簧116的所示的自由端部区段可以作为电接触部用于与线圈108电接触。
[0104]永磁体130布置在极靴200、700之间。永磁体130具有长方形横截面。极靴200、700呈板状地实施并且在彼此对置的侧面贴靠永磁体130。极靴200、700形成永磁体130的极区段。根据该实施例,第一极靴200充当南极,第二极靴700充当北极。
[0105]第一回流板106的中间区段贴靠第一极靴200的远离永磁体130的表面。第一极靴200具有例如居中地布置的隆起部,该隆起部伸入第一回流板106的通孔中。由此可以避免第一极靴200相对于第一回流板106滑落。第一回流板106的短的弯曲区段和第一回流板106的长的弯曲区段紧邻第一回流板106的中间区段的对置端部。短和长的弯曲区段指向相同方
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