AT523096B1

AT523096B1 - Spannungserzeugungsvorrichtung

Info

Publication number: AT523096B1
Application number: ATA50964/2019A
Authority: AT
Original assignee: Speech Proc Solutions Gmbh
Priority date: 2019-11-12
Filing date: 2019-11-12
Publication date: 2021-11-15
Also published as: AT523096A1

Abstract

Spannungserzeugungsvorrichtung (1), umfassend einen mechanisch betätigbaren Aktuator (9), umfassend zumindest einen am Aktuator (9) fest angeordneten Permanentmagneten (2) und einen relativ dazu bewegbaren Permanentmagneten (4) sowie zumindest eine elektrische Spule (7) und ein Führungselement (5) zum Führen des bewegbaren Permanentmagneten (4), dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Permanentmagnet in einer ersten Position so im Führungselement (5) angeordnet ist, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten gegenüber dem S-Pol des einen festen Permanentmagneten (2) positioniert ist, wobei durch eine mechanische Betätigung des Aktuators (9) der bewegbare Permanentmagnet in einer zweiten Position so im Führungselement (5) angeordnet ist, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten (4) gegenüber dem N-Pol des einen festen Permanentmagneten (2) positioniert ist, wobei der bewegbare Permanentmagnet sich aufgrund einer magnetischen Abstoßung bzw. einer magnetischen Anziehung zwischen dem bewegbaren Permanentmagneten und dem einen festen Permanentmagneten (2) bewegt, und wobei aufgrund der Bewegung des bewegbaren Permanentmagneten eine Spannungsspitze in der Spule erzeugbar ist.

Description

Beschreibung

SPANNUNGSERZEUGUNGSVORRICHTUNG

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannungserzeugungsvorrichtung, umfassend einen mechanisch betätigbaren Aktuator, umfassend zumindest einen am Aktuator fest angeordneten Permanentmagneten und einen relativ dazu bewegbaren Permanentmagneten sowie zumindest eine elektrische Spule und ein Führungselement zum Führen des bewegbaren Permanentmagneten.

[0002] Batterie- oder akkubetriebene elektronische Geräte sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Batterien oder Akkus werden im Allgemeinen verwendet, um die elektronischen Geräte mit Strom zu versorgen. Solche Geräte umfassen beispielsweise Mobiltelefone, andere drahtlose Kommunikationsgeräte, persönliche digitale Assistenten, Laptop-Computer, Funkempfänger und viele andere mehr. Die genannten Geräte haben jedoch den Nachteil, dass sie nach Verwendung oder, aufgrund einer Selbstentladung der/des Batterie/Akkus, auch ohne Verwendung regelmäßig geladen werden müssen. Einerseits wird hierdurch die Lebensdauer der/des Batterie/Akkus reduziert, und andererseits ist das Laden der/des Batterie/Akkus aufgrund von teilweise mehrstündigen Ladezeiten sehr zeitintensiv. Dies gilt insbesondere auch für batterie- oder akkubetriebene Fuß- oder Handschalter zur Steuerung von Diktiergeräten. Ein solcher Fuß- oder Handschalter ermöglicht beispielsweise das Starten und das Stoppen einer Audioaufnahme mittels eines Fußes oder einer Hand einer Person, wodurch Audioaufnahmen schneller und einfacher transkribiert werden können. Durch das häufige Betätigen dieser Schalter während einer Transkription muss deren Batterie/Akku regelmäßig geladen werden, was die Transkriptionsdauer nachteilig verlängern kann. Das Laden solcher Geräte findet zudem häufig kabelgebunden, z. B. mittels USB statt, wodurch ein sich in der Nähe befindlicher elektrischer Steckverbinder notwendig ist. Andererseits sind kabellose Ladeverfahren oftmals mit einer Erwärmung des Gehäuses des jeweiligen elektronischen Gerätes verbunden, das insbesondere bei Fuß- 0der Handschaltern unangenehm für den Benutzer sein kann. Nachteilig ist außerdem das, aufgrund der Batterie oder des Akkus hohe Gewicht der zuvor genannten elektronischen Geräte, das sich negativ auf die Kundenakzeptanz auswirken kann.

[0003] Aus den oben genannten Gründen sind von Fachleuten bereits viele Versuche unternommen worden Geräte herzustellen, die ohne Batterie/Akku betreibbar sind bzw. die eine anderwärtige Ladetechnologie aufweisen. So wird in US2005/0156563A1 ein Ladegerät für ein tragbares Gerät offenbart, bei dem sich angetriebene Permanentmagnete in einer Spule durch magnetische Abstoßung hin und her bewegen, um ein sich änderndes Magnetfeld zu erhalten, wodurch eine Spannung in der Spule induziert und infolgedessen ein Strom erzeugt wird. Hierfür weist das Ladegerät einen hohlen Träger mit einem Paar einander gegenüberliegender Endabschnitte auf, wobei auf den Endabschnitten feste Permanentmagnete angeordnet sind und dazwischenliegend ein bewegbarer Permanentmagnet platziert ist. Der bewegbare Permanentmagnet ist dabei so ausgerichtet, dass der N-Pol und der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten den N-Polen und den S-Polen der festen Permanentmagneten gegenüberliegen und somit eine Abstoßung bewirken.

[0004] Die im Dokument US2005/0156563A1 offenbarte Erfindung weist den Nachteil auf, dass bei einmaligem Antrieb des bewegbaren Permanentmagneten dieser nicht durch eine manuelle Betätigung, z. B. durch einen mechanisch betätigbaren Aktuator, gestoppt werden kann. Bei der Verwendung eines Akkus kann es hierdurch zu einer Uberladung dessen kommen.

[0005] Außerdem kann die andauernde Bewegung des bewegbaren Permanentmagneten Geräusche produzieren, die für einen Benutzer unangenehm sein können.

[0006] Ein weiterer Nachteil von US2005/0156563A1 ist, dass die Bewegung des bewegbaren Permanentmagneten durch physisches hin- und her-bewegen einer beispielsweise Taschenlampe (wie in Fig. 4 dargestellt) initiiert wird. Diese regelmäßig durchgeführte Hin- und Her-Bewegung ist für den Benutzer unvorteilhaft, da diese Bewegungen für den Benutzer auf Dauer

erschöpfend ist.

[0007] Nachteilhaft ist zudem, dass durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten des bewegbaren Permanentmagneten, verursacht durch z. B. ein ungleichmäßiges Antreiben dessen, verschieden große Spannungsspitzen, d. h. Spannungsspitzen mit unterschiedlicher Amplitude, in der Spule erzeugt werden. Hierdurch ist der Einsatz einer Mehrzahl von elektronischen Bauteilen notwendig, um einen für das ordnungsgemäße Laden einer Batterie oder Akku notwendigen Ladestrom mit konstanter Amplitude zu schaffen.

[0008] Das Dokument DE 10 2010 033 934 A1 offenbart eine Spannungserzeugungsvorrichtung mit einem mechanisch betätigbaren Aktuator, einem am Aktuator fest angeordneten Permanentmagneten, einem weiteren Permanentmagneten, und einer elektrischen Spule.

[0009] Das Dokument WO 2010/000316 A1 offenbart einen elektromotorischen Lineargenerator. [0010] Das Dokument US 2008/0001484 A1 offenbart einen elektromagnetischen Vibrator.

[0011] Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung besteht darin, eine Spannungserzeugungsvorrichtung bereitzustellen, die einen batterielosen- oder akkulosen Betrieb eines elektronischen Gerätes ermöglicht und die Nachteile des Standes der Technik überwindet.

[0012] Diese Aufgabe wird durch Bereitstellen einer Spannungserzeugungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

[0013] Die vorliegende Erfindung stellt eine Spannungserzeugungsvorrichtung bereit, wobei der bewegbare Permanentmagnet in einer ersten Position so im Führungselement angeordnet ist, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten gegenüber dem S-Pol des einen festen Permanentmagneten positioniert ist, wobei durch eine mechanische Betätigung des Aktuators der bewegbare Permanentmagnet in einer zweiten Position so im Führungselement angeordnet ist, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten gegenüber dem N-Pol des einen festen Permanentmagneten positioniert ist, wobei der bewegbare Permanentmagnet sich aufgrund der magnetischen Abstoßung bzw. der magnetischen Anziehung zwischen dem bewegbaren Permanentmagneten und dem einen festen Permanentmagneten bewegt, und wobei aufgrund der Bewegung des bewegbaren Permanentmagneten eine Spannungsspitze in der Spule erzeugbar ist. Hierdurch ist der Vorteil enthalten, dass Spannungsspitzen mit gleichen Amplituden durch den Benutzer kontrolliert erzeugbar sind und dadurch ein entsprechender Stromfluss mit einer im Wesentlichen konstanten Amplitude gebildet werden kann.

[0014] Weiters vorteilhaft ist, dass der Aktuator einfach und ohne großen Kraftaufwand durch den Benutzer betätigbar ist, wodurch die zuvor genannte Erschöpfung des Benutzers vermindert werden kann. Dies im Vergleich zu vorgenannten Stand der Technik, da nicht das gesamte Gerät sondern nur der Aktuator bewegt werden muss.

[0015] In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Aktuator einen am Aktuator fest angeordneten zweiten Permanentmagneten auf, der von dem ersten festen Permanentmagnet beabstandet ist und die gleiche Polrichtung aufweist wie der erste feste Permanentmagnet, wobei in der ersten Position der N-Pol des bewegbaren Permanentmagneten gegenüber dem S-Pol des zweiten festen Permanentmagneten positioniert ist, und in der zweiten Position der bewegbare Permanentmagnet so im Führungselement angeordnet ist, dass der N-Pol des bewegbaren Permanentmagneten gegenüber dem N-Pol des zweiten festen Permanentmagneten positioniert ist. Hierdurch kann die magnetische Abstoßung bzw. Anziehung und dadurch die Geschwindigkeit des bewegbaren Permanentmagneten erhöht werden, wodurch eine Spannung mit größerer Amplitude in der Spule erzeugbar ist und infolgedessen die Amplitude des durch die induzierte Spannung gebildeten Stromflusses ebenfalls erhöht werden kann.

[0016] In der bevorzugten Ausführungsform ist der bewegbare Permanentmagnet in einem Winkelabstand von im Wesentlichen 90° gegenüber den festen Permanentmagnetmagneten angeordnet. Hierdurch kann die größtmögliche magnetische Anziehungs- und Abstoßungskraft zwischen dem bewegbaren Permanentmagneten und den festen Permanentmagneten erreicht werden, wobei diese Anordnung eine kleine Gehäusedimensionierung erlaubt.

[0017] Bevorzugt umfasst die Spannungserzeugungsvorrichtung ein Verbraucherelement und/oder einen elektrischen Energiespeicher, wobei die in der erzeugten Spannungsspitze enthaltene elektrische Energie dazu vorgesehen ist das Verbraucherelement zu betreiben und/oder den elektrischen Energiespeicher aufzuladen. Die Energiespeicher, z. B. einfache Kondensatoren, können hierdurch kabellos und einfach geladen werden, wobei die für einen Ladevorgang oftmals notwendigen Steckverbindungen entfallen können.

[0018] Vorteilhaft ist zudem, dass sich die erfindungsgemäße Vorrichtung während dem Ladevorgang aufgrund der kurzen Spannungsspitzen nur unwesentlich erwärmen kann. Dadurch ist die Vorrichtung auch in Bereichen einsetzbar, bei denen eine Erwärmung eines elektronischen Gerätes kritisch ist oder für den Benutzer des Gerätes als unangenehm wahrgenommen wird.

[0019] Bevorzugt ist der Aktuator als ein mittels Fuß oder Hand betätigbarer Fuß- oder Handschalter ausgebildet, wobei der Aktuator bevorzugt über eine Feder mit einer Federkraft beaufschlagt ist. Die Feder ist dabei dazu ausgebildet, den Aktuator nach dessen Betätigung in die erste Position zurückzuführen. Hierdurch kann der Aktuator schnell aufeinanderfolgend betätigt werden, was insbesondere bei Fuß- oder Handschaltern für Diktiergeräte von Vorteil ist.

[0020] Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlich. Die Erfindung wird nun unter der Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0021] Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position.

[0022] Fig. 2 zeigt schematisch eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Position.

[0023] Im Folgenden wird auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Die vorliegende Erfindung betrifft demnach eine Spannungserzeugungsvorrichtung 1, umfassend einen mechanisch betätigbaren Aktuator 9, umfassend zumindest einen am Aktuator 9 fest angeordneten Permanentmagneten 2 und einen relativ dazu bewegbaren Permanentmagneten 4 sowie zumindest eine elektrische Spule 7 und ein Führungselement 5 zum Führen des bewegbaren Permanentmagneten 4. Der Aktuator 9 ist bevorzugt als ein mittels Fuß oder Hand betätigbarer Fuß- oder Handschalter ausgebildet, der in einem Gehäuse 10 integriert sein kann. Der bewegbare Permanentmagnet 4 ist in einer in Fig. 1 dargestellten ersten Position so im Führungselement 5 angeordnet, dass der SPol des bewegbaren Permanentmagneten 4 gegenüber dem S-Pol des einen festen Permanentmagneten 2 positioniert ist. Durch eine mechanische Betätigung des Aktuators 9 ist der bewegbare Permanentmagnet 4 in einer in Fig. 2 dargestellten zweiten Position so im Führungselement 5 angeordnet, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten 4 gegenüber dem N-Pol des einen festen Permanentmagneten 2 positioniert ist. Der bewegbare Permanentmagnet 4 bewegt sich aufgrund der magnetischen Abstoßung bzw. der magnetischen Anziehung zwischen dem bewegbaren Permanentmagneten 4 und dem einen festen Permanentmagneten 2, wodurch je Bewegung eine Spannungsspitze in der Spule 7 erzeugt wird. Die erzeugte Spannungsspitze ist dabei eine Funktion der Querschnittsfläche der Spule sowie deren Windungsanzahl. Außerdem kann die Amplitude der Spannungsspitze durch den Einsatz mehrerer Spulen variiert werden.

[0024] Der Aktuator 9 ist bevorzugt über eine Feder (nicht dargestellt) mit einer Federkraft beaufschlagt, wobei die Feder dazu ausgebildet ist, den Aktuator 9 nach dessen Betätigung in die erste Position zurückzuführen. Für den Vorgang des Zurückrückführens in die erste Position können jedoch auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Mittel eingesetzt werden.

[0025] Die Spannungserzeugungsvorrichtung 1 umfasst ferner ein Verbraucherelement 8 und/oder einen elektrischen Energiespeicher (nicht dargestellt), wobei die in der erzeugten Spannungsspitze enthaltene elektrische Energie dazu vorgesehen ist, das Verbraucherelement 8 zu betreiben und/oder den elektrischen Energiespeicher aufzuladen. Hierfür kann die zuvor genannte elektrische Energie in Form eines Stroms an Anschlussklemmen 7‘ der Spule 7 abgegriffen werden. Energiespeicher können beispielsweise einfache Kondensatoren sein. Das Verbraucherelement kann beispielsweise durch ein Bluetooth-Modul gebildet sein, über das der Fußschalter

kontaktlos mit einem die Transkriptionssoftware abarbeitenden Computer kommuniziert.

[0026] An den Endabschnitten 6 des Führungselements 5 können Begrenzungselemente (dargestellt durch strichlierte Linien) angeordnet sein, die dazu ausgebildet sind, die Bewegung des bewegbaren Permanentmagneten 4 zu stoppen. Das Material des Führungselements 5 ist hierbei so gewählt, dass es die Magnetfelder des einen festen Permanentmagneten 2 und des bewegbaren Permanentmagneten 4 nicht beeinflusst. Insbesondere ist das für das Führungselement 5 eingesetzte Material Kunststoff. Die Spule 7 ist bevorzugt so um das Führungselement 5 gewickelt, dass der bewegbare Permanentmagnet 4 durch die Wicklung der Spule 7 gleiten kann.

[0027] Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, weist der Aktuator 9 in einer bevorzugten Ausführungsform einen am Aktuator 9 fest angeordneten zweiten Permanentmagneten 3 auf, der vom ersten festen Permanentmagneten 2 beabstandet ist und die gleiche Polrichtung aufweist wie der erste feste Permanentmagnet 2. Hierbei ist in der ersten Position gemäß Fig. 1 der N-Pol des bewegbaren Permanentmagneten 4 gegenüber dem S-Pol des zweiten festen Permanentmagneten 3 positioniert. Wie in Fig. 2 dargestellt ist in der zweiten Position der bewegbare Permanentmagnet 4 so im Führungselement 5 angeordnet, dass der N-Pol des bewegbaren Permanentmagneten 4 gegenüber dem N-Pol des zweiten festen Permanentmagneten 3 positioniert ist. Der bewegbare Permanentmagnet 4 ist dabei in einem Winkelabstand von im Wesentlichen 90° gegenüber den festen Permanentmagneten 2,3 angeordnet.

Claims

Patentansprüche

1. Spannungserzeugungsvorrichtung (1), umfassend einen mechanisch betätigbaren Aktuator (9), umfassend zumindest einen am Aktuator (9) fest angeordneten Permanentmagneten (2) und einen relativ dazu bewegbaren Permanentmagneten (4) sowie zumindest eine elektrische Spule (7) und ein Führungselement (5) zum Führen des bewegbaren Permanentmagneten (4), wobei der bewegbare Permanentmagnet (4) gegenüber dem S-Pol des einen festen Permanentmagneten (2) positioniert ist dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Permanentmagnet (4) in einer ersten Position so im Führungselement (5) angeordnet ist, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten (4) gegenüber dem S-Pol des einen festen Permanentmagneten (2) positioniert ist, wobei durch eine mechanische Betätigung des Aktuators (9) der bewegbare Permanentmagnet (4) in einer zweiten Position so im Führungselement (5) angeordnet ist, dass der S-Pol des bewegbaren Permanentmagneten (4) gegenüber dem N-Pol des einen festen Permanentmagneten (2) positioniert ist, wobei sich der bewegbare Permanentmagnet (4) aufgrund der magnetischen Abstoßung bzw. der magnetischen Anziehung zwischen dem bewegbaren Permanentmagneten (4) und dem einen festen Permanentmagneten (2) bewegt.

2. Spannungserzeugungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) einen am Aktuator (9) fest angeordneten zweiten Permanentmagneten (3) aufweist, der von dem ersten festen Permanentmagnet (2) beabstandet ist und die gleiche Polrichtung wie der erste feste Permanentmagnet (2) aufweist, wobei in der ersten Position der N-Pol des bewegbaren Permanentmagneten (4) gegenüber dem S-Pol des zweiten festen Permanentmagneten (3) positioniert ist, und in der zweiten Position der bewegbare Permanentmagnet (4) so im Führungselement (5) angeordnet ist, dass der N-Pol des bewegbaren Permanentmagneten (4) gegenüber dem N-Pol des zweiten festen Permanentmagneten (3) positioniert ist.

3. Spannungserzeugungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Permanentmagnet (4) in einem Winkelabstand von im Wesentlichen 90° gegenüber den festen Permanentmagneten (2,3) angeordnet ist.

4. Spannungserzeugungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) als ein mittels Fuß oder Hand betätigbarer Fuß- oder Handschalter ausgebildet ist.

5. Spannungserzeugungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungserzeugungsvorrichtung (1) ein Verbraucherelement (8) und/oder einen elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei eine durch die Bewegung des bewegbaren Permanentmagneten (4) erzeugte elektrische Energie dazu vorgesehen ist, das Verbraucherelement (8) zu betreiben und/oder den elektrischen Energiespeicher aufzuladen.

6. Spannungserzeugungsvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) über eine Feder mit einer Federkraft beaufschlagt ist, wobei die Feder dazu ausgebildet ist, den Aktuator (9) nach dessen Betätigung in die erste Position zurückzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen