CN102576628A - 具有多极电磁式发电机的无线开关 - Google Patents

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CN102576628A CN2010800411367A CN201080041136A CN102576628A CN 102576628 A CN102576628 A CN 102576628A CN 2010800411367 A CN2010800411367 A CN 2010800411367A CN 201080041136 A CN201080041136 A CN 201080041136A CN 102576628 A CN102576628 A CN 102576628A
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高桥衣里
沙德拉奇·约瑟夫·罗恩蒂
杰弗里·图拉
布莱恩·L·博库姆肖
斯图尔特·卡尔
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Abstract

一种无线开关包括机械振荡器、机械脉冲传送器、位于平坦的表面上的第一磁体阵列、第一导体和电源管理电路。当无线开关被接通或关断时，机械脉冲传送器将机械脉冲传送至机械振荡器。第一磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列。第一导体包括第一蛇形导体。作为机械振荡器在第一磁体阵列和第一导体之间而产生的相对运动的结果，电源管理电路提供直流电力。

Description

具有多极电磁式发电机的无线开关
其他申请的交叉引用
本申请要求于2009年9月16日提交的标题为“MULTIPOLARELECTROMAGNETIC GENERATOR”的第61/242,805号(律师档案号ECOHP001+)美国临时专利申请的优先权，其为了所有目的通过引用被并入本文。
本申请要求于2010年3月18日提交的标题为“MULTIPOLARELECTROMAGNETIC GENERATOR FOR A SWITCH”的第61/315,021号(律师档案号ECOHP002+)美国临时专利申请的优先权，其为了所有目的通过引用被并入本文。
发明背景
存在许多传感器应用领域，在这些领域中存在对创新性电源解决方案的明确需求。截止至2012年，无线传感器网络在工业自动化、供应链管理、建筑、家庭自动化、资产跟踪和环境监测上的市场预计将增长到远超过4亿台设备。这种系统的平均使用寿命的指标定为10年以上，这意味着传统电池的独立使用造成对强大的能量解决方案的重大的障碍。
从运动中获得能量已经成为热点研究的焦点。存在三种常见的技术方法：压电式、静电式和电磁式。在过去的20年里许多研究团体和公司已经尝试开发微型薄膜压电设备以控制振动。然而，一个问题是，薄膜压电能量由于其高电压低电流输出而具有有限的功率输出，通常为几十伏特且小于毫微安培，这使得在没有大量损失的情况下转换很困难。另一个问题是压电(PZT)材料的通常在兆赫左右的高固有频率，其不能耦合至可用于实际应用的任何振动或周期性运动。
其他的团体已经专注于开发静电式发电机。静电式发电机由于其仅产生高电压和低电流而具有类似于压电式发电机的有限的功率输出。另外，可以表明，在大多数情况下由于静电气隙的相对低的能量密度，静电式发电机具有比压电式发电机或电磁式发电机更低的功率密度，静电发电机依赖于静电气隙。
另一方面，电磁式发电机可能供应相对大量的电力而不会受到压电材料的固有频率的限制。然而，在期望的紧凑规模产生充足的电力还尚未实现。另外，小规模设备的通常为kHz的不相配的自然频率不能耦合至一般可用于大多数应用的振动。最后，当前的设计需要最先进的精密机械加工和装配(例如，激光切割、放电加工(EDM)和CNC加工)或微机械加工和薄膜技术(例如，磁性材料，永磁体和磁性合金作为薄膜起作用均是困难且昂贵的。一般而言，当设备的尺寸变得更大时，微机械加工就变得昂贵，并且在这种情况下设备需要相对大(～1cm^2)以供给任何合理量的电力。在那个尺寸下，微机械加工变得相当昂贵。)，这些技术大幅度地提高了超过电池的成本的制造成本。
附图简述
在以下详细的说明和附图中公开了本发明的多种实施方式。
图1A是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。
图1B是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。
图1C是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。
图1D是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。
图1E是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。
图1F是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。
图2A是示出发电机的实施方式的结构图。
图2B是示出悬式薄片几何结构的实施方式的结构图。
图3A是示出在多层电路板的一层上的导体布局的实施方式的结构图。
图3B是示出在横截面视图中的导体的实施方式的结构图。
图3C是示出在多层电路板的一层上的导体的实施方式的结构图。
图3D是示出在多层电路板的两层上的导体的实施方式的结构图。
图3E是示出多层电路板的实施方式的结构图，在多个层的每一层上有五个蛇形导体。
图4A是示出多极磁体的实施方式的结构图。
图4B是示出以磁性薄片形式的多极磁体的实施方式的结构图。
图4C是示出以条形磁体阵列形式的多极磁体的实施方式的结构图。
图5A是示出发电机的实施方式的结构图。
图5B是示出发电机的实施方式的结构图。
图6是示出线圈导体的实施方式的结构图。
图7是示出电源管理电路的实施方式的结构图。
图9是示出电源管理过程的实施方式的流程图。
图10是示出无线开关的实施方式的结构图。
图11是示出使用按钮或摇杆开关来启动检测质量块的机构的实施方式的结构图。
图12是示出使用旋转转盘来启动检测质量块的机构的实施方式的结构图。
图13是示出使用滑动开关来启动检测质量块的机构的实施方式的结构图。
图14A是示出在一个实施方式中在检测质量块被启动之后在振荡期间检测质量块的位移的曲线图。
图14B是示出在一个实施方式中在检测质量块被启动之后随时间过去而产生的电压的曲线图。
图15A-D是示出预加载荷的开关的实施方式的结构图。
图16A和图16B是示出预加载荷的旋转开关的实施方式的结构图。
图17是示出预加载荷的旋转开关的实施方式的结构图。
图18A是示出制动和释放机构的实施方式的结构图。
图18B是示出制动和释放机构的实施方式的结构图。
图18C是示出制动和释放机构的实施方式的结构图。
详细描述
可以利用多种方式实现本发明，包括作为过程；装置；系统；物体的构成；体现在计算机可读存储介质上的计算机程序产品；和/或处理器，例如被配置成执行存储在存储器上的指令和/或由存储器提供的指令的处理器，该存储器耦合到该处理器。在本说明书中，这些实现方式或本发明可以采取的任何其他的形式均可以被称为技术。一般地，可以在本发明的范围内改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另有说明，部件例如被描述为配置成执行任务的处理器或存储器可以被实现为在给定的时间暂时被配置成执行任务的一般部件或被制造成执行任务的特定部件。如在此使用的，术语‘处理器’指的是一个或多个设备、电路、和/或被配置成处理数据如计算机程序指令的处理核心。
以下提供了本发明的一个或多个实施方式的详细描述连同示出本发明原理的附图。结合这样的实施方式描述本发明，但是本发明并不限于任何一个实施方式。本发明的范围仅由权利要求限制，并且本发明包括多种可选、修改及等效形式。在以下的描述中阐述了许多具体的细节，以便提供对本发明的彻底理解。为了举例的目的提供这些细节，并且在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下可以依据权利要求来实践本发明。为了清楚的目的，在涉及本发明的本技术领域中已知的技术材料没有被详细地描述，以便不使本发明不必要地难理解。
公开了一种具有无线互连的自供电开关。无线开关包括机械振荡器、机械脉冲传送器、磁体阵列、导体和电源管理电路。当无线开关被接通或关断时，机械脉冲传送器将机械脉冲传送至机械振荡器。磁体阵列包括位于平坦的表面上的一维磁体阵列或二维磁体阵列。导体包括蛇形导体。电源管理电路提供直流电力，作为由于机械振荡器在磁体阵列和导体之间而产生的相对运动的结果。
在一些实施方式中，由与接通或关断开关相关联的运动产生的电力被用于传送开关已被接通或关断的信息。所产生的直流电力给将开关的状态变化的信息发送至接收机的发射机供电。在一些实施方式中，无线开关包括用于跟踪开关的状态(例如，使用传感器或指示开关的状态的电信号)并指示一种或多种状态(例如，转盘或旋转开关或减光滑动开关等)的处理器。在一些实施方式中，无线开关包括与处理器连接的存储器以存储状态信息或状态转换规则或处理器的其他指令。在一些实施方式中，处理器与可以与接收从发射机发送的状态信息或其他指令的接收机连接。在一些实施方式中，使用通过开关的运动充电的电池给无线开关接收机和/或处理器供电。
公开了一种无线开关。无线开关包括机械振荡器、机械脉冲传送器、多极磁体、一组线圈和电源管理电路。当无线开关被接通或关断时，机械脉冲传送器将机械脉冲传送至机械振荡器。由于机械振荡器在该组线圈和多极磁体之间而存在相对运动。电源管理电路利用通过在该组线圈和多极磁体之间的相对运动产生的电流来产生用于发送指示无线开关已被接通或关断的无线信号的电力。
在一些实施方式中，预加载荷的悬式弹簧是有利的。预加载荷的发电机操作如下。通过某种棘轮机构或摩擦机构最初将悬式弹簧保持在预加载荷的位置中。当用户启动设备(例如，无线开关)时，棘轮机构在预加载荷的方向上将检测质量块和弹簧推得稍微更远并且然后释放该机构。棘轮逆时针旋转以完成该动作。然而，棘轮不能在顺时针方向上旋转。一旦被释放，检测质量块就振荡至远侧及后退，在返回时使棘轮机构制动。因此，该系统保持处于预加载荷状态用于下一次启动。根据定时，检测质量块可以在被棘轮机构制动之前振荡多于一次，但是它不能振荡太久而使它的振幅太低而不能与棘轮机构重新接合。
在一些实施方式中，掣子抓住检测质量块。当用户拉或推设备时，掣子被释放。当掣子在由于检测质量块的移位而移动之后产生接触时，掣子被释放，作为用户拉或推的结果。
发电机的这种类型的设计有两个优势：1)最大电压与最大速率成比例，并且在该设计中通过预加载荷弹簧，提高了最大速率；以及2)所有的能量收集在第一次振荡或前几次振荡中发生得很快，因此，最大功率较高，虽然总能量生成不高。将能量生成压缩在较短的时间间隔内对一些应用可能是有利的。
在一些实施方式中，由按钮、杠杆、旋转转盘、拨动开关等启动机械脉冲传送器。脉冲传送器将检测质量块移动给定的距离，并且然后释放检测质量块，同时留出空间以使检测质量块在没有干扰的情况下振荡。
在一些实施方式中，通过多层电路板实现导体。在多种实施方式中，导体包括蛇形导体、一组线圈、导体的多个层、对应于多个极的多个结构、或任何其他合适的导体。
在一些实施方式中，无线开关包括发电机。在一些实施方式中，发电机包括位于平坦的表面上的磁体阵列、导体和电源管理电路。磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列。导体包括在多层印刷电路板的多个层上的蛇形导体。作为磁体阵列和导体之间的相对运动的结果，电源管理电路产生直流电力。
在一些实施方式中，无线开关包括发电机。在一些实施方式中，发电机包括薄片磁体、导体和电源管理电路。薄片磁体包括一维交替磁极阵列或二维交替磁极阵列。导体包括在多于一个的平面上的蛇形导体。作为薄片磁体和导体之间的相对运动的结果，电源管理电路产生直流电力。
在一些实施方式中，无线开关包括发电机。在一些实施方式中，发电机包括多极磁体、一组线圈和电源管理电路。多极磁体和线圈相对于彼此振荡。通过多极磁体和该组线圈之间的相对运动产生电压和/或电流。电源管理电路调节所产生的电力，以由标准电子设备或电气系统使用。
在一些实施方式中，导体或线圈组被实现为多层电路板。如果电路板是固定的或静止的，磁体与允许它相对于导体振荡的挠性部分连接。如果磁体是固定的，电路板(或者线圈或一个导体(多个导体)的其他实施方式)被牢固地连接至允许它相对于磁体振荡的挠性部分。
在一些实施方式中，多层电路板具有在多层电路板的多个层的表面上的导体，该表面具有多极磁体的磁场区域。多层电路板相对于多极磁体移动(例如，振荡)，或可选地，磁体相对于电路板移动。由于多层电路板与多极磁体之间的相对运动，多层电路板的导体经历被导体围绕的磁通量的变化，导致在由导体建立的平面线圈两端产生的电压和/或电流。在一些实施方式中，电源管理电路通过使用整流(例如，二极管电路)将交变电压转换成直流电压(例如，由于振荡)并且将能量存储在电容器和/或电池上或直接将电力提供给电力负载或使用电力的电路来调节电力。
图1A是示出发电机的一部分的实施方式的结构图。在所示的实施例中，多极磁体100和多极磁体102均包括具有相邻的北-南和然后南-北取向的磁体的循环的一系列磁体。在一些实施方式中，多极磁体100和/或多极磁体102包括薄片磁体(例如，NdFeB薄片磁体)。在一些实施方式中，薄片磁体具有～150m特斯拉的表面磁场。在多种实施方式中，磁体的极距是几毫米、1毫米、零点几毫米、或任何其他合适的极距。在一些实施方式中，极距与对能量控制的运动的范围相匹配。在一些实施方式中，仅有一个多极磁体(例如，多极磁体100或多极磁体102)对多层电路板呈现出磁场。
多极磁体100和多极磁体102均对多层电路板104呈现出磁场。多极磁体100和多极磁体102在多层电路板104的相对侧上。多极磁体100和多极磁体102对齐，以使一个磁体的北极条纹与另一磁体的南极条纹排齐。由于这两个磁体(多极磁体100和多极磁体102)，多层电路板104经历较高的磁场。多层电路板104相对于多极磁体100和多极磁体102移动。使用悬架106和悬架110来振荡多层电路板104。悬架106从固定的结构108悬挂多层电路板104。悬架110从固定的结构112悬挂多层电路板104。选择悬架106和悬架110，以使所悬挂的多层电路板104的振荡频率调整成适合于发电机所经历的运动。在多种实施方式中，通过选择尺寸、材料、质量(例如，增加质量)、或多层电路板104和/或悬架106和/或悬架110的任何其他合适的特征来实现这种调整。在一些实施方式中，增加多层电路板104的重量。在一些实施方式中，使用低成本的冲压和切割来制造悬架106和/或悬架110。在一些实施方式中，悬架106和/或悬架110由塑料制成。在一些实施方式中，悬架106和/或悬架110是悬架薄片的一部分，其中悬架薄片与多层电路板104连接。
在一些实施方式中，多层电路板104大约是5.5cm宽、5.5cm高和1mm厚。多层电路板104重10g，且通过使用具有大约160Hz的谐振频率的冲压的金属悬架106和悬架110而悬挂。
在一些实施方式中，多层电路板104大约是3.5cm宽、4cm高和1mm厚。多层电路板104重4g，且通过使用具有大约80Hz的谐振频率的金属悬架106和金属悬架110而悬挂。
图1B是示出发电机的一部分的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，多极磁体120和多极磁体122均包括具有相邻的北-南和然后南-北取向的磁体的循环的一系列磁体。在一些实施方式中，多极磁体120和/或多极磁体122包括薄片磁体(例如，NdFeB橡胶薄片磁体)。在一些实施方式中，薄片磁体具有～150m特斯拉的表面磁场。在多种实施方式中，磁体的极距是几毫米、1毫米、零点几毫米、或任何其他合适的极距。在一些实施方式中，极距与对能量控制的运动的范围相匹配。在一些实施方式中，仅有一个多极磁体(例如，多极磁体120或多极磁体122)对多层电路板呈现出磁场。
多极磁体120和多极磁体122均对多层电路板124呈现出磁场。多极磁体120和多极磁体122在多层电路板124的相对侧上。多极磁体120和多极磁体122对齐，以使一个磁体的北极条纹与另一磁体的南极条纹排齐。由于这两个磁体(多极磁体120和多极磁体122)，多层电路板104经历较高的磁场。多层电路板124相对于多极磁体120和多极磁体122移动。使用悬架125和悬架129来振荡多极磁体120。悬架125从固定的结构127悬挂多极磁体120。悬架129从固定的结构132悬挂多极磁体120。悬架126从固定的结构128悬挂多极磁体122。悬架130从固定的结构131悬挂多极磁体122。选择悬架125、悬架126、悬架129和悬架130以使所悬挂的多极磁体120和多极磁体122的振荡频率调整成适合于发电机所经历的运动。在多种实施方式中，通过选择尺寸、材料、质量(例如，增加质量)、或多极磁体120和/或多极磁体122和/或悬架125、悬架126、悬架129和/或悬架130的任何其他合适的特征来实现这种调整。在一些实施方式中，增加多层电路板124的重量。在一些实施方式中，使用低成本的冲压和切割来制造悬架125、悬架126、悬架129和/或悬架130。在一些实施方式中，悬架125、悬架126、悬架129和/或悬架130由塑料制成。在一些实施方式中，悬架125、悬架126、悬架129和/或悬架130是悬架薄片的一部分，其中悬架薄片与多极磁体120或多极磁体122连接。多极磁体120和多极磁体122每个被允许独立地振荡。
图1C是示出发电机的一部分的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，多极磁体140和多极磁体142均包括具有相邻的北-南和然后南-北取向的磁体的循环的一系列磁体。在一些实施方式中，多极磁体140和/或多极磁体142包括薄片磁体(例如，NdFeB薄片磁体)。在一些实施方式中，薄片磁体具有～150m特斯拉的表面磁场。在多种实施方式中，磁体的极距是几毫米、1毫米、零点几毫米、或任何其他合适的极距。在一些实施方式中，极距与对能量控制的运动的范围相匹配。在一些实施方式中，仅有一个多极磁体(例如，多极磁体140或多极磁体142)对多层电路板呈现出磁场。
多极磁体140和多极磁体142均对多层电路板144呈现出磁场。多极磁体140和多极磁体142在多层电路板144的相对侧上。多极磁体140和多极磁体142在悬架的静止位置中对齐，以使一个磁体的北极条纹与另一磁体的南极条纹排齐。由于这两个磁体(多极磁体140和多极磁体142)，多层电路板144经历较高的磁场。多层电路板144相对于多极磁体140和多极磁体142移动。使用悬架146和悬架150来振荡多极磁体140和多极磁体142。悬架146从固定的结构148悬挂多极磁体140和多极磁体142。悬架150从固定的结构152悬挂多极磁体140和多极磁体142。选择悬架146和悬架150以使所悬挂的多极磁体140和多极磁体142的振荡频率调整成适合于发电机所经历的运动。在多种实施方式中，通过选择尺寸、材料、质量(例如，增加质量)、或多极磁体140和/或多极磁体142和/或悬架146和/或悬架150的任何其他合适的特征来实现这种调整。在一些实施方式中，增加多层电路板144的重量。在一些实施方式中，使用低成本的冲压和切割来制造悬架146和/或悬架150。在一些实施方式中，悬架146和/或悬架150由塑料制成。在一些实施方式中，悬架146和/或悬架150是悬架薄片的一部分，其中悬架薄片与多极磁体140或多极磁体142连接。连接多极磁体140和多极磁体142以使它们一起振荡。
图1D是示出发电机的一部分的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，多极磁体160包括具有相邻的北-南和然后南-北取向的磁体的循环的一系列磁体。在一些实施方式中，多极磁体160包括薄片磁体(例如，NdFeB薄片磁体)。在一些实施方式中，薄片磁体具有～150m特斯拉的表面磁场。在多种实施方式中，磁体的极距是几毫米、1毫米、零点几毫米、或任何其他合适的极距。在一些实施方式中，极距与对能量控制的运动的范围相匹配。
多极磁体160对多层电路板164和多层电路板165呈现出磁场。多层电路板164和多层电路板165在多极磁体160的相对侧上。多层电路板164和多层电路板165对齐，使得在悬架的静止位置中，一个磁体的北极条纹与在电路板中的导体线排齐。多极磁体160的运动表现由在多层电路板164和多层电路板165上的导体之间的区域围绕的磁通量的变化，以便产生电流。使用悬架166和悬架170来振荡多极磁体160。悬架166从固定的结构168悬挂多极磁体160。悬架170从固定的结构172悬挂多极磁体160。选择悬架166和悬架170以使所悬挂的多极磁体160的振荡频率调整成适合于发电机所经历的运动。在多种实施方式中，通过选择尺寸、材料、质量(例如，增加质量)、或多极磁体160和/或悬架166和/或悬架170的任何其他合适的特征来实现这种调整。在一些实施方式中，增加多极磁体160的重量。在一些实施方式中，使用低成本的冲压和切割来制造悬架166和/或悬架170。在一些实施方式中，悬架166和/或悬架170由塑料制成。在一些实施方式中，悬架166和/或悬架170是悬架薄片的一部分，其中悬架薄片与多极磁体160连接。
在一些实施方式中，多极磁体160大约是3.5cm宽、4cm高，和1mm厚且大约重4g。通过使用具有大约80Hz的谐振频率的冲压的金属悬架166和悬架170来悬挂多极磁体160。
图1E是示出发电机的一部分的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，多极磁体174包括具有相邻的北-南和然后南-北取向的磁体的循环的一系列磁体。在一些实施方式中，多极磁体174包括薄片磁体(例如，NdFeB薄片磁体)。在一些实施方式中，薄片磁体具有～150m特斯拉的表面磁场。在多种实施方式中，磁体的极距是几毫米、1毫米、零点几毫米、或任何其他合适的极距。在一些实施方式中，极距与对能量控制的运动的范围相匹配。
多极磁体174对多层电路板184呈现出磁场。多层电路板184被对齐，使得在悬架的静止位置中，一个磁体的北极条纹与在多层电路板184中的导体线排齐。多极磁体174的运动表现由在多层电路板184上的导体之间的区域围绕的磁通量的变化，以便产生电压和/或电流。使用悬架176和悬架180来振荡多极磁体174。悬架176从固定的结构178悬挂多极磁体174。悬架180从固定的结构182悬挂多极磁体174。选择悬架176和悬架180，以使所悬挂的多极磁体174的振荡频率调整成适合于发电机所经历的运动。在多种实施方式中，通过选择尺寸、材料、质量(例如，增加质量)、或多极磁体174和/或悬架176和/或悬架180的任何其他合适的特征来实现这种调整。在一些实施方式中，增加多极磁体174的重量。在一些实施方式中，使用低成本的冲压和切割来制造悬架176和/或悬架180。在一些实施方式中，悬架176和/或悬架180由塑料制成。在一些实施方式中，悬架176和/或悬架180是悬架薄片的一部分，其中悬架薄片与多极磁体174连接。
在一些实施方式中，多极磁体174大约是3.5cm宽、4cm高，和1mm厚。多极磁体174重4g且通过使用具有大约80Hz的谐振频率的冲压的金属悬架176和悬架110来悬挂。
图1F是示出发电机的一部分的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，多极磁体196包括具有相邻的北-南和然后南-北取向的磁体的循环的一系列磁体。在一些实施方式中，多极磁体196包括薄片磁体(例如，NdFeB薄片磁体)。在一些实施方式中，薄片磁体具有～150m特斯拉的表面磁场。在多种实施方式中，磁体的极距是几毫米、1毫米、零点几毫米、或任何其他合适的极距。在一些实施方式中，极距与对能量控制的运动的范围相匹配。
多极磁体196对多层电路板186呈现出磁场。多层电路板186被对齐，使得在悬架的静止位置中，一个磁体的北极条纹与在多层电路板186中的导体线排齐。多层电路板186的运动表现由在多极磁体196上的导体之间的区域围绕的磁通量的变化，以便产生电压和/或电流。使用悬架192和悬架188来振荡多层电路板186。悬架188从固定的结构190悬挂多层电路板186。悬架192从固定的结构194悬挂多层电路板186。选择悬架1192和悬架188，以使所悬挂的多层电路板186的振荡频率调整成适合于发电机所经历的运动。在多种实施方式中，通过选择尺寸、材料、质量(例如，增加质量)、或多层电路板186和/或悬架192和/或悬架188的任何其他合适的特征来实现这种调整。在一些实施方式中，增加多层电路板186的重量。在一些实施方式中，使用低成本的冲压和切割来制造悬架192和/或悬架188。在一些实施方式中，悬架192和/或悬架188由塑料制成。在一些实施方式中，悬架192和/或悬架188是悬架薄片的一部分，其中悬架薄片与多层电路板186连接。
图2A是示出发电机的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，悬架薄片200与多极磁体202连接。悬架薄片200例如通过挠性部分208与周围结构连接，产生能够在由210指示的方向上运动/振荡的弹簧-质量结构。多极磁体202包括具有交替的磁极条纹的薄片磁体。沿210运动的方向垂直于多极磁体202的条纹，以使该运动引起在移动的薄片附近的固定结构要经历的磁场上的变化。悬架薄片200和多极磁体202相对于多层电路板206移动。多层电路板206包括导体204，其布置成在由于多极磁体(例如，多极磁体202)的磁通量的变化而移动的情况下产生电流。导体204被布置在具有平行于磁性薄片磁极条纹的长线和横穿长线的短引线的蛇形模式中。在一些实施方式中，导体出现在多层电路板206的多个层上。在多种实施方式中，在所述多个层的每一层上的导体相互电隔离，在所述多个层的每一层上的导体电连接，在所述多个层的每一层上的导体与每层的导体通路——例如，连接在每一层上的相同的端部处的每一层上的类似的电路通路——“并联”，在所述多个层的每一层上的导体与每层的导体通路——连接在每一层上的相同的端部处的每一层上的类似的电路通路或任何其他适合的导体连接和布局——“串联”。
在一些实施方式中，多极磁体202具有尺寸35mm×40mm×2mm。有20个条纹，每个条纹宽度为2mm。磁体的强度是在所关注的范围(即，其中多层电路板206振荡)中的大约0.3特斯拉。蛇形被布置成与磁极条纹排齐，并在印刷电路板的每一层上有20×3＝60个条纹(参见图3A)。在多种实施方式中，有3个环路、5个环路、或任何其他合适数量的环路。对于总共360个导体，在多层电路板206中有6层。振荡器的总质量为6g，其包括电路板和一些连接器和弹簧附件。所产生的振荡频率大约是75Hz。所产生的峰值开路电压大约是5伏特。线圈电阻大约是10欧姆，因此当线圈以10欧姆电阻器终止时，所产生的峰值功率是2.5瓦(5伏特，0.5安培)。然而，在20毫秒内产生的平均功率是大约100兆瓦，20毫秒是光开关的相关时间窗口。由于本产品在自由振荡模式中工作，所以实际上没有失谐工作点。
图2B是示出悬架薄片几何结构的实施方式的结构图。在所示的实施例中，示出了每一悬架薄片的连接点(例如，220、230、240、250、260、270、280和290)和振荡方向(例如，222、232、242、252、262、272、282和292)。在一些实施方式中，在图2B中的悬架薄片由切割或冲压或模压的材料制成。在一些实施方式中，悬架薄片由塑料制成。在多种实施方式中，通过选择材料类型、选择材料厚度、选择沿着从悬架平台的中心主体延伸至连接点的臂的材料宽度或调整弹簧常数的任何其他合适的方式来调整悬架的弹簧常数。在多种实施方式中，通过选择悬架的材料类型、选择悬架的中心主体的质量、选择多极磁体的质量、选择多层电路板的质量或调整振荡频率的任何其他合适的方式来调整悬架加上多极磁体或多层电路板的振荡频率。
图3A是示出在多层电路板的一层上的导体布局的实施方式的结构图。在所示的实施例中，导体端部300与平行于在多极磁体上的磁体条纹而延伸的导体302连接。导体302与穿过磁体条纹延伸的导体306连接。导体306也与平行于在多极磁体中的磁体条纹而延伸的导体308连接。类似的导体被布置成围绕多极磁体的其他的磁体条纹，并且被配置成当多极磁体由于导体之间(例如，在导体308和导体310之间)的区域所围绕的磁通量的变化而移动时产生电流。导体被布置成蛇形，其折回并以导体端部304终止。以这种方式，在电路板的单个层上有多个串联连线的蛇形导体。图3A示出了两个串联的蛇形导体。在一些实施方式中，导体在电路板的多个层上并且使用通孔与其他的层连接。
图3B是在横截面视图中示出导体的实施方式的结构图。在所示的实施例中，多层电路板320包括以横截面示出的多个导体(例如，导体322)。导体在图案上类似于与在图3A中示出的在多层电路板的每一层上的图案。
图3C是示出在多层电路板的一层上的导体的实施方式的结构图。在所示的实施例中，由导体340、导体342和导体344建立的环路从磁性薄片的磁体的一个极性产生电流。由导体346、导体348和导体350建立的环路从磁性薄片的磁体的另一极性产生电流。通过通孔(例如，通孔352)串联连接环路。导体354在与导体304、导体342、导体344、导体346、导体348和导体350不同的层上。在所示的实施例中，导体端部340通过一系列通孔(例如，通孔348)与导体端部344连接。在所示的实施例中，除了用虚线(例如，354)示出的那些导体以外，所有的导体均在同一层上。导体344的端部连接至下降到不同的层的通孔，使得它可以在340的下面返回，但是导体340和导体344在同一层上。环路390从磁性薄片的磁体的一个极性产生电流。环路392从磁性薄片的磁体的另一极性产生电流。
图3D是示出在多层电路板的两个层上的导体的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，导体360通过类似于图3A中的蛇形的蛇形与在电路板的一个层上的导体362连接。在一个层上的导体362通过将这层和第二层连接在一起的通孔364与在第二层上的导体366(由虚线示出)连接。采用这种方式将在图3D中示出的这两个蛇形导体串联连线在一起。虽然仅仅示出了两个层，该方法可被应用于任何数量的层。
图3E是示出多层电路板的一个实施方式的结构图，在多个层的每一层上有五个蛇形导体。在所示的实施例中，导体380通过类似于图3A中的蛇形的彼此缠绕的蛇形与导体382连接。如所示，五个蛇形串联连线。然后在每一层中的蛇形导体可以通过诸如通孔384的通孔与在另一层上的相同的蛇形连接。以这种方式可以将任何数量的层连接在一起。例如，如果使用六个层并且每一层与后面的层串联连接——与在图3D中的层被连接类似，则将有都串联连接的30个蛇形导体。
在一些实施方式中，平面导体由冲压和层压(或层压然后冲压)的金属制成。金属层由绝缘层隔开并且利用绝缘层中的金属通孔而相互连接。在多种实施方式中，导体包括以一种形式缠绕的线或放置的线，或被罐装在环氧树脂或塑料中。在多种实施方式中，导体是蛇形形状，是线图形状、在单个层上、在多个层上、在平坦的表面上、是三维形状(例如，螺旋、阶梯式蛇形等)或用于给磁通量提供区域的任何其他合适的配置，该磁通量在导体与多极磁体之间存在相对运动的情况下导致电力的产生。
在一些实施方式中，蛇形导体提供适合于二维交替极性磁体阵列的区域。
图4A是示出多极磁体的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，示出了在多极磁体中的磁体条纹(例如，北端条纹400、南端条纹402)的端视图连同磁场线(例如，磁场线404)。正好在磁极之一的中心上的磁场几乎完全在Y方向上。正好在从一个磁极至另一磁极的过渡上的磁场线几乎完全在X方向上。
图4B是示出以磁性薄片形式的多极磁体的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，磁性薄片有磁极，以使它具有交替极性的条纹或线。磁体条纹420是北极段以及磁体条422是南极段。虚线424指示磁体条纹之间的边界，但是在磁性薄片中没有物理分离。
在一些实施方式中，磁性薄片有磁极，以使它具有二维交替极性磁体阵列。
图4C是示出以条形磁体阵列形式的多极磁体的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，以交替的方式布置条形磁体。如图所示，条形磁体440被放置为其北极面朝上，以及相邻的磁体422被放置为其南极面朝上。在一些实施方式中，使用粘合剂将条形磁体贴到平面或平坦的基底。
图5A是示出发电机的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，正好在磁极(例如，磁体条纹500或磁体条纹502的磁极)之一的中心上的磁场几乎完全在Y方向上。Y方向磁场由导体506围绕。当检测质量块(例如，在此图示中的多极磁体薄片)在X方向上来回移动时，由导体506围绕的磁通量变化，产生在导体506两端的电压和/或在导体506中的电流。电路板504(例如，固定的印刷电路板(PCB))包括导体506(例如，使用标准PCB装配将金属的线蚀刻成合适的形状)。如所示，电路板504包括一个层，然而，在多种实施方式中包括多个层。
应该注意的是，当磁体在Y方向上分开地移动时，导体506所经历的Y方向磁通量下降，因为Y方向磁场的强度也下降。然而，与由X方向运动产生的电压相比，这种效应较小。
图5B是示出发电机的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，从沿着y轴运动中也可以产生电力。正好在从一个磁极至另一磁极(例如，磁体条纹520或磁体条522纹的磁极)的过渡上的磁场线几乎完全在X方向上。在Y方向上的运动将产生在线圈导体526两端的电压。以横截面示出了线圈导体526。当磁体(或在一些实施方式中是多层电路板524)在Y方向上移动时，由线圈连接的磁通量将下降。图5B的线圈导体526和图5A的线圈导体506可以共存于多层电路板524(例如，PCB)上。因此通过在X方向和Y方向上的运动均可以产生电力。
应该注意的是，在图5B中所示的实施方式也可以通过在X方向上的运动产生电力。当多极磁体在X方向上移动时，由导体526围绕的X方向磁通量变化，产生在那些线圈导体两端的电压。图5B的线圈导体526和图5A的线圈导体506可以共存并且都从在X方向或Y方向上的运动中产生电力。
图6是示出线圈导体的实施方式的结构图。在一些实施方式中，在图6中的线圈导体被用于实现图5B的526。在所示的实施例中，多层电路板600的顶视图包括导体602和响应于磁通量变化而产生电流的导体。导体602和导体622以及导体642示出了用于捕获磁通量变化的线圈结构。在一些实施方式中，使用线604将导体602与电源管理电路连接。在多种实施方式中，导体602与电源管理电路并联、串联、或以任何其他合适的方式连接。顶视图示出了横截面A线和横截面B线。横截面A示出了多层电路板620的侧视图。横截面B示出了与多层电路板640的横截面B正交的侧视图。
图7是示出电源管理电路的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，电源管理电路700包括二极管整流器702、电容器704、直流-直流转换器706、电池708和电子负载710。暴露于变化的磁通量的导体产生被馈送至二极管整流器702的电压/电流。二极管整流器702将交变电压/电流整流成单极电压/电流。使用电容器704使单极电压/电流平滑。使用直流-直流转换器706将平滑的电压/电流转换成期望的直流值。直流-直流转换器706包括允许输入电压/电流的一部分给电容器充电的开关。可以通过改变开关被接通的量来改变所述部分。所述部分控制被转换到的电压。所转换的电压被馈送至电池708和电子负载710。在一些实施方式中，在电池708的输出和电子负载710之间有一个开关以控制是否允许输出功率被输入至电子负载。
图8是示出用于产生电力的过程的一个实施方式的流程图。在所示的实施例中，作为在磁体阵列和导体之间的相对运动的结果，提供800直流电力，其中所述磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列，并且其中所述导体包括在多层印刷电路板的多个层上的蛇形导体。
图9是示出用于产生电力的过程的一个实施方式的流程图。在所示的实施例中，作为在薄片磁体和导体之间的相对运动的结果，提供900直流电力，其中所述阵列包括一维交替磁极阵列或二维交替磁极阵列，并且其中所述导体包括在一个或多个平面上的蛇形导体。
公开了一种无线开关。无线开关包括机械振荡器、机械脉冲传送器、磁体阵列、导体和电源管理电路。当无线开关被接通或关断时，机械脉冲传送器将机械脉冲传送至机械振荡器。磁体阵列包括位于平坦的表面上的一维磁体阵列或二维磁体阵列。导体包括蛇型导体。作为机械振荡器在磁体阵列和导体之间的相对运动的结果，电源管理电路提供直流电源。
公开了一种无线开关。无线开关包括机械振荡器、机械脉冲传送器、多极磁体、一组线圈和电源管理电路。当无线开关被接通或关断时，机械脉冲传送器将机械脉冲传送至机械振荡器。由于机械振荡器在该组线圈和多极磁体之间而存在相对运动。电源管理电路利用通过在该组线圈和多极磁体之间的相对运动产生的电流来产生用于发送指示无线开关已被接通或关断的无线信号的电力。
在一些实施方式中，预加载荷的悬式弹簧是有利的。预加载荷的发电机操作如下。通过某种棘轮机构或摩擦机构最初将悬式弹簧保持在预加载荷的位置中。当用户启动设备(例如，无线开关)时，棘轮机构在预加载荷的方向上将检测质量块和弹簧推得稍微更远并且然后释放该机构。棘轮逆时针旋转以完成该动作。然而，棘轮不能在顺时针方向上旋转。一旦被释放，检测质量块就振荡至远侧及后退，在返回时使棘轮机构制动。因此，该系统保持处于预装状态用于下一次启动。根据定时，检测质量块可以在使棘轮机构制动之前振荡多于一次，但是它不能振荡太久，因为它的振幅太低而不能与棘轮机构重新接合。
在一些实施方式中，掣子抓住检测质量块。当用户拉或推动设备时掣子被释放。当掣子在由于检测质量块的移位而移动之后产生接触时，掣子被释放，作为用户拉或推的结果。
发电机的这种类型的设计有两个优势：1)最大电压与最大速率成比例，并且在该设计中通过预加载荷弹簧，提高了最大速率；以及2)所有的能量收集在第一次振荡或前几次振荡中发生得很快，因此，最大功率较高，虽然总能量生成不高。将能量生成压缩在较短的时间间隔内对一些应用可能是有利的。
在一些实施方式中，由按钮、杠杆、旋转转盘、拨动开关等启动机械脉冲传送器。脉冲传送器将检测质量块移动给定的距离，并且然后释放检测质量块，同时留出空间以使检测质量块振荡而没有干扰。
在一些实施方式中，通过多层电路板实现导体。在多种实施方式中，导体包括蛇形导体、一组线圈、导体的多个层、对应于多个极的多个结构、或任何其他合适的导体。
图10A是示出无线开关的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，滑动启动器机构1000在方向1001(或与方向1001相反的方向)上启动检测质量块1002。滑动启动器机构1000从一侧滑动至另一侧。导向装置1004允许在滑动启动器机构1000上的干扰部件1006移动来接触在检测质量块1002上的匹配部件1008。当滑动启动器机构1000接近其行程的末端时，导向装置1004移动干扰部件1006而使干扰部件1006脱离与检测质量块1002的匹配部件1008的接触，由于悬架1012的弹性特征而允许检测质量块1002自由地在1010所指示的方向上来回振荡。在一些实施方式中，悬架由钢、不锈钢、黄铜、铍铜、塑料等制成。悬架1012从基底1014悬挂检测质量块1002(例如，悬架在中部与基底1014连接且在端部与检测质量块1002连接)。由导向装置1004和干扰部件1006以及匹配部件1008的几何结构确定检测质量块1002的位移的幅度。在一些实施方式中，检测质量块1002的位移是3mm，并且开关的振荡频率是～70Hz。在一些实施方式中，开关大约是光开关的尺寸。在一些实施方式中，检测质量块1002具有～6g的质量。开关具有两个滑动启动器机构(例如，在顶部的一个滑动启动器机构和在底部的滑动启动器机构1000)，两者均能够启动检测质量块1002。
检测质量块1002的振荡产生多层电路板和多极磁体(在图10中未示出)之间的相对运动。例如，多层电路板安装在检测质量块1002的下侧并且多极磁体安装到基底1014上。
图10B是示出无线开关的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，滑动机构1050被用于给检测质量块1052提供脉冲。使用偏置管1065从基底1064通过悬架1062悬挂检测质量块1052。
图11是示出使用按钮或摇杆开关启动检测质量块的机构的实施方式的结构图。在所示的实施例中，当按下按钮或开关1104时，该按下导致围绕接头1102的旋转。干扰部件1106将检测质量块1100推至一侧(例如，左侧)。当按钮或开关1104接近其行程的末端时，干扰部件1106释放检测质量块1100，留出空间以使检测质量块1100振荡。如所示，启动机构(例如，按钮或开关1104)垂直移动(在Z方向上)以将检测质量块1100水平地推至左侧(例如，在负X方向上)。在一些实施方式中，使用相同的基本机构，以使启动机构在Y方向上移动，并且随后该启动将检测质量块1100水平地推至左侧(例如，在负X方向上)。
图12A是示出使用旋转转盘启动检测质量块的机构的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，通过图中未示出的装置将旋转转盘1200锚定到基底1202上。旋转转盘1200在旋转时旋转多瓣凸轮1204。多瓣凸轮1204推动从动件1206，移动并且然后释放检测质量块1208。从动件1206与检测质量块1208连接，两者均从基底1202悬挂，以使检测质量块1208可以相对于基底1202振荡。通过悬架1210从基底1202悬挂检测质量块1208。悬架1210在悬架1210的中部(例如，1212)连接至从动件1206和检测质量块1208，并且在端部(例如，1214)处连接至基底1202。如所示，旋转转盘1200旋转72°以启动和释放检测质量块1208。在多种实施方式中，多瓣凸轮1204具有2、3、4、5、6个或任何其他合适的数量的叶瓣。
图12B是示出使用旋转转盘启动检测质量块的机构的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，用户通过移动转盘1254来使旋转转盘1250移动。转盘1254与盖1252连接。
图12C是示出使用旋转转盘启动检测质量块的机构的一个实施方式的结构图。
图13是示出使用滑动开关启动检测质量块的机构的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，滑动开关1300在被推动时通过棘轮1306和棘爪1304旋转凸轮1302。棘爪1304推动棘轮1306的齿，旋转凸轮1302。当通过弹簧(未示出)或通过手动返回使滑动开关1300返回到其原始位置时，棘爪1304旋转出下一个棘轮齿的路径，以使它不允许凸轮1302在相反的方向上旋转。凸轮1302推动从动件1308，移动并且然后释放检测质量块1310。从动件1308与检测质量块1310连接，两者均从基底1312悬挂，以使检测质量块1310可以相对于基底1312振荡。通过悬架1314从基底1312悬挂检测质量块1310。悬架1314在悬架1314的中部(例如，1316)连接至从动件1308和检测质量块1310，并且在端部(例如，1318)处连接至基底1312。
图14A是在一个实施方式中示出在检测质量块被启动之后在振荡期间检测质量块的位移的曲线图。在所示的实施例中，原始启动大约是4mm。在大约12ms之后位移衰减下来至大约3mm作为下一个循环峰值。在大约24ms之后第二循环峰值大约在1.6mm。在大约36ms之后第三循环峰值大约在1mm，等等。
图14B是在一个实施方式中示出在检测质量块被启动之后随时间过去而产生的电压的曲线图。在所示的实施例中，绘出所产生的电压与在检测质量块的启动之后的时间的关系曲线。该启动导致衰减下来的振荡。通过许多振荡产生了能量。恰好在启动之后在较大的位移处产生的电压表明在比该位移更高的频率处的电压循环。较高的频率是由于在多层电路板上的导体和多极磁体之间的相对运动在幅值上比多极磁体的极距大。
在一些实施方式中，能量产生占用1秒。在一些实施方式中，必须更加迅速地捕获能量，这使用预加载荷的弹簧来实现。
图15A-D是示出预加载荷的开关的一个实施方式的结构图。在图15A中所示的实施例中，弹簧1500被预加载荷并且由制动机构1502保持在适当的位置中。开关1504与在弹簧加载的枢轴1514上旋转的横梁1512连接。枢轴1514与壳体1516连接。壳体1516也与制动机构1502、预加载荷的弹簧1500和多极磁体1510连接。开关1504移动横梁1512，横梁1512又移动给检测质量块1506提供脉冲的推进器1518。当用户推动开关1504(或旋转转盘、或通过任何其他的装置向检测质量块1506输入位移)时，预加载荷的弹簧1500被压缩得稍微更远，释放制动机构1502和检测质量块1506。检测质量块1506进行一次“来回”振荡，并且在其返回时由制动机构1502制动和锁定。检测质量块1506包括多层电路板1508。多层电路板1508相对于多极磁体1510移动。该运动能够产生电流，所产生的电流可以被用作能量源(例如，通过将该电流整流并使用该电流给电路供电或者给电池或电容器充电来转变成储存的电力，电池或电容器随后可以给诸如发射机或处理器的电路供电)。
由用户输入的能量与未预加载荷的情况是相同的。然而，当释放检测质量块1506时，储存在预加载荷的弹簧1500中的能量与没有预加载荷的情况相比大得多。因此在第一次振荡期间的峰值功率较高，但是所产生的总能量将等于未预加载荷的情况。
在图15B中所示的实施例中，由推进器1538进一步压缩预加载荷的弹簧1520，推进器1520由开关1524推动，开关1524又围绕弹簧加载的枢轴1534旋转横梁1532。当检测质量块1526进一步压缩预加载荷的弹簧1520时，制动机构1522移出路径。弹簧加载的枢轴1534连接到壳体1536。壳体1536也与制动机构1522、预加载荷的弹簧1520和多极磁体1530连接。检测质量块1526包括多层电路板1528。多层电路板1528相对于多极磁体1530移动。
在图15C中所示的实施例中，允许预加载荷的弹簧1540快速解压缩，相对于多极磁体1550推动检测质量块1546与多层电路板1548。推进器1558通过移出路径而不干扰预加载荷的弹簧1540或检测质量块1546的快速解压缩。推进器1558、横梁1552、弹簧加载的枢轴1554和制动机构1542返回到其原始位置。
在图15D中所示的实施例中，预加载荷的弹簧1560振荡回到预加载荷的位置并且由已返回到原始位置的制动机构1562制动。检测质量块1566与多层电路板1568一起再次准备由开关1564所提供的脉冲启动。开关1564在被启动时通过旋转弹簧加载的枢轴1574来移动横梁1572和推进器1578。
图16A和图16B是示出预加载荷的旋转开关的实施方式的结构图。在图16A中所示的实施例中，使用软弹簧1602悬挂检测质量块1600。检测质量块1600与硬的预加载荷的弹簧1604连接。轮1606是用于启动和重新制动检测质量块1600的棘轮。由检测质量块1600推动轮1608，并且该推动通过齿轮装置被用于指示轮1606，将车轮1606定位成在检测质量块1600返回时使检测质量块1600制动。
在图16B中所示的实施例中，用户顺时针旋转轮1626，这进一步压缩了硬的预加载荷的弹簧(例如，硬的预加载荷的弹簧1604)，并且然后释放检测质量块(例如，检测质量块1600，其被配置成在多层电路板和多极磁体之间产生相对运动，从而产生电流)。然后通过硬的预加载荷的弹簧1604将检测质量块1600推至右侧。接近右侧其行程的末端，检测质量块1600接触并推动轮1608的匹配的齿。这稍微旋转车轮1608。因为两个轮通过齿轮机构(例如，齿轮1630和齿轮1632)连接，所以轮1628或轮1608的旋转也旋转或指示轮1606或轮1626，使得当被硬的预加载荷的弹簧1604拉回时，检测质量块1600在其返回时将重新制动轮1606或轮1626。
图17是示出预加载荷的旋转开关的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，检测质量块1700预装有长弹簧1702。旋转开关旋转轮1704。轮1704与部件1706接合以给检测质量块1700提供脉冲。轮1704具有棘轮机构，使得它仅可以逆时针旋转。检测质量块1700在返回途中被轮1704制动。检测质量块1700的运动实现在电路板和多极磁体之间的相对运动。
图18A是示出制动和释放机构的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，检测质量块1802在其中立位置上，使得弹簧1804既不延伸也不压缩。制动臂1808接合检测质量块1802并且通过弹簧加载的销接头1810保持在适当的位置中。制动臂1808通过滑动臂1812相互连接。在导向装置1814的底座中的导向装置1814控制滑动臂1812的移动。用户或某个开关机构在由箭头1816示出的方向上拉滑动臂1812，滑动臂1812在该方向上拉检测质量块。
图18B是示出制动和释放机构的一个实施方式的结构图。在所示的实施例中，检测质量块1832在最大移位的位置中。它被制动臂1838拉至左侧。制动臂1838通过与干扰部件1840接触而旋转，干扰部件1840连接到该部件的底座1842。制动臂1838旋转得足够远使得检测质量块1832被释放，并且将如由箭头1844指示的开始移动至右侧。
图18C是示出制动和释放机构的一个实施方式的结构图。如图所示，检测质量块1852在其中立位置上，已被释放，向下振荡到静止位置。滑动臂1862朝着检测质量块1852移动。制动臂1858开始接触检测质量块1852，检测质量块1852迫使制动臂1858向外旋转。当滑动臂1862朝着检测质量块1852移动得更远时，制动臂1858将咬合到锁定检测质量块1852的位置，如图18A所示。
虽然为了理解的清楚的目的详细地描述了上述实施方式，本发明不限于所提供的细节。存在许多实现本发明的可选方式。所公开的实施方式是例证性的而不是限制性的。

Claims (24)

1.一种无线开关，包括：
机械振荡器；
机械脉冲传送器，其中当所述无线开关被接通或关断时，所述机械脉冲传送器将机械脉冲传送至所述机械振荡器；
第一磁体阵列，其位于平坦的表面上，其中所述第一磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列；
第一导体，其中所述第一导体包括第一蛇形导体；以及
电源管理电路，其中作为由于所述机械振荡器在所述第一磁体阵列和所述第一导体之间而产生的相对运动的结果，所述电源管理电路提供直流电力。
2.如权利要求1所述的无线开关，其中所述第一磁体阵列包括具有一维交替磁极阵列或二维交替磁极阵列的薄片磁体。
3.如权利要求1所述的无线开关，其中所述第一蛇形导体包括在多层印刷电路板的单个层上的多个蛇形导体。
4.如权利要求1所述的无线开关，还包括第二导体，其中所述第二导体包括第二蛇形导体，并且其中所述第一导体和所述第二导体在所述第一磁体阵列的相对侧上。
5.如权利要求1所述的无线开关，还包括第二磁体阵列，其中所述第二磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列，并且其中所述第一磁体阵列和所述第二磁体阵列在所述第一导体的相对侧上。
6.如权利要求1所述的无线开关，其中所述相对运动包括平行于所述平坦的表面的运动。
7.如权利要求1所述的无线开关，其中所述相对运动包括垂直于所述平坦的表面的运动。
8.如权利要求1所述的无线开关，其中所述机械振荡器是预加载荷的。
9.如权利要求8所述的无线开关，其中所述预加载荷使用弹簧或挠性机构。
10.如权利要求9所述的无线开关，其中机械脉冲传送器还给所述弹簧或所述挠性机构加载荷，并且引起所述机械振荡器的检测质量块的释放。
11.如权利要求10所述的无线开关，其中所述机械脉冲传送器包括以下项中的一个：旋转转盘、杠杆、按钮或拨动开关。
12.如权利要求10所述的无线开关，其中制动装置或棘轮使所述检测质量块制动，使得在所述机械振荡器的一次或多次振荡之后，所述弹簧或所述挠性机构被再次预加载荷。
13.一种无线转换方法，包括：
作为由于机械振荡器在第一磁体阵列和第一导体之间而产生的相对运动的结果，提供直流电力，其中所述第一磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列，并且其中所述第一导体包括第一蛇形导体，并且其中作为从接通或关断无线开关传送的机械脉冲的结果，所述机械振荡器振荡。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述第一磁体阵列包括具有一维交替磁极阵列或二维交替磁极阵列的薄片磁体。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述第一蛇形导体包括在多层印刷电路板的单个层上的多个蛇形导体。
16.如权利要求13所述的方法，还包括第二导体，其中所述第二导体包括第二蛇形导体，并且其中所述第一导体和所述第二导体在所述第一磁体阵列的相对侧上。
17.如权利要求13所述的方法，还包括第二磁体阵列，其中所述第二磁体阵列包括一维磁体阵列或二维磁体阵列，并且其中所述第一磁体阵列和所述第二磁体阵列在所述第一导体的相对侧上。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述相对运动包括平行于所述平坦的表面的运动。
19.如权利要求13所述的方法，其中所述相对运动包括垂直于所述平坦的表面的运动。
20.如权利要求13所述的方法，其中所述机械振荡器是预加载荷的。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述预加载荷使用弹簧或挠性机构。
22.如权利要求21所述的方法，其中机械脉冲传送器还给所述弹簧或所述挠性机构加载荷，并且引起所述机械振荡器的检测质量块的释放。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述机械脉冲传送器包括以下项中的一个：旋转转盘、杠杆、按钮或拨动开关。
24.如权利要求22所述的方法，其中制动装置或棘轮使所述检测质量块制动，使得在所述机械振荡器的一次或多次振荡之后，所述弹簧或所述挠性机构被再次预加载荷。
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