CN103650305A - 感应发电机 - Google Patents

Abstract

用于无线电开关的感应发电机(1)，其包括带有北极接触部段(27)和南极接触部段(25)的磁性元件(20)以及线圈芯(11)，该线圈芯具有可与北极接触部段(27)和南极接触部段(25)接触的极接触部段(15)，其中，磁性元件(20)和线圈芯(11)可彼此相对运动地以如下方式布置，即，在线圈芯(11)中的磁通方向反转可在限定出用于相对运动的运动方向(X；Y)的第一静止位置(Y1)与第二静止位置(Y3)之间发生变换时产生，在该第一静止位置和第二静止位置中北极接触部段(27)和南极接触部段(25)分别接触各自配属的极接触部段(15)，其特征在于，感应发电机(1)具有平行于运动方向(X；Y)延伸的用于滑动引导线圈芯(11)与磁性元件(20)之间的相对运动的可磁化的滑动接触部段(31)。

Description

感应发电机

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于无线电开关，尤其用于微型速动开关的感应发电机。

背景技术

在现有技术中已经提出了多种感应发电机，它们如目前那样可用在能量自给自足的无线电开关中。

DE 103 15 765 A1指出了一种电磁能量转换器，其中，被线圈包围的元件可相对永磁体进行运动，其中，在第一静止位置和第二静止位置中，磁通通过可运动的元件分别闭合。能量转换器以如下方式构造，即，由于可运动的元件的绕轴线引导的翻转运动使在线圈中的磁通反转。

DE 198 52 470 A1指出了一种能量产生系统，其中，在谐振回路中布置在支承轨道上的以交替的极性成列的永久磁体在感应线圈装置处运动经过，其中，在永久磁体与感应线圈装置之间设置有气隙。

发明内容

为了如目前那样可微型化地构造出无线电开关，尽管感应系统具有很小结构尺寸通常仍然必须由对开关的机械操纵过程产生很高的电能。为此，转换过程必须如公知那样尽可能快速地(跳跃式地)进行。可运动的元件可与此相应地快速地加速且相应地强烈地减速。在此这可能会导致机械振动，这会导致互感效应且进而导致能量损失以及在无线电开关中的强度问题。此外，通过转换过程产生声学噪音，其根据无线电开关的用途是不期望的。此外，相应较大的操纵力消耗是必需的，以便于在产生感应电压的静止位置之间发生变换时借助于磁性元件与线圈芯之间的分开实现转换过程。公知的解决方案能与此相应地进行改进。

利用根据专利权利要求1所提出的感应发电机会遇到先前所描述的问题。该感应发电机包括磁性元件和线圈芯。磁性元件被理解为如下组件，其包括至少一个带有能在北极和南极上接触到的可以是点、线或面的部段的永磁体。这些部段在下面被称作北极接触部段和南极接触部段。经由这些部段，借助于与这些部段的磁接触可产生磁通。为此设置有线圈芯，其由可磁化的材料，例如铁或类似物构成。线圈芯包括至少两个极接触部段，它们可与北极接触部段和南极接触部段接触地布置。优选地，线圈芯呈U形地构造。在本发明的意义中，U形理解为具有至少两个在相同方向上指向的极接触部段的设计方案。因此，优选呈C形和呈V形的实施方式也属于U形。更优选地，线圈芯包括至少三个基本上在相同方向上指向的极接触部段。在此，线圈芯更优选地例如可以呈E形或呈W形地设计。

借助于一个极接触部段与北极接触部段且另一极接触部段与南极接触部段同时接触，通过线圈芯产生在磁性元件的北极与南极之间延伸的磁通。为了可以产生感应电压，磁通方向反转是必需的。因此，线圈芯和磁性元件可彼此相对运动地布置。换而言之，线圈芯或磁性元件可运动地设置。备选地，不仅线圈芯而且还有磁性元件都可运动地布置。该布置优选在保持装置中实现，该保持装置可以是例如优选设置有感应发电机的无线电开关的壳体。相应地，线圈芯和磁性元件可具有能够以如下方式实现与保持装置的协同作用的设备，即，线圈芯或磁性元件或有选择地其中一个组件或两个组件可同时运动，由此可产生彼此相对的运动。具体而言，线圈芯和磁性元件至少在第一静止位置与第二静止位置之间可彼此相对运动地布置。线圈芯和/或磁性元件的运动优选通过可与线圈芯或磁性元件联接的操纵器进行，该操纵器至少可手动地或机械控制地操纵并且将操纵时所施加的操纵力传递到线圈芯或者磁性元件上以迫使进行相对运动。由一个静止位置到另一静止位置中的跳跃式的变换优选可以依赖于操纵速度实现。更优选地，操纵速度与以其实现由一个静止位置变换到另一静止位置中的变换速度相应。这例如可以经由线圈芯或磁性元件与操纵器的直接的可联接性实现。

在各静止位置中，在线圈芯与磁性元件之间产生磁通，其中，在其中一个静止位置中所产生的磁通在与在其中另一静止位置中所产生的磁通相反的方向上延伸。通过优选跳跃式地产生的磁通方向反转可以用通常的方式在线圈芯中产生线圈反向极化（Spulenumkehrpolung），其与优选包围线圈芯的感应线圈协同作用产生感应电压。也可设置有多于两个的静止位置。对于这种情况而言，优选以如下方式布置，即，使得可以在两个相邻的静止位置之间发生变换时实现线圈反向极化以产生感应电压。

为了经由线圈芯产生磁通，带有北极接触部段和南极接触部段的磁性元件相应地成型。为了在尽可能紧凑地构造的感应发电机中可以使在至少两个静止位置之间的具有与之伴随的磁通方向反转的变换成为可能，磁性元件考虑到包括两个极接触部段的示例性的线圈芯优选具有两个围住南极接触部段的北极接触部段或两个围住北极接触部段的南极接触部段。各自的两个南极接触部段或者北极接触部段优选可经由与永磁体的相应的极贴靠地布置的呈U形的极靴来实现。一个极靴的各腿围住永磁体，其中，永磁体的自由的极优选与另一极靴贴靠，该极靴构造成磁性元件的两个南极接触部段或者北极接触部段中的另一个。线圈芯以及磁性元件的极接触部段优选分别平行于相对运动方向布置。更优选地，由各极接触部段和南极接触部段或者北极接触部段构造成的接触面分别布置在共同的平面中。

在考虑到呈E形或呈W形的线圈芯的备选的优选实施方式中，磁性元件优选具有北极接触部段和南极接触部段，它们以如下方式布置，即，使他们在至少两个静止位置中可以与线圈芯的至少三个极接触部段接触以实现磁通方向反转。例如，磁性元件为此可具有U形，其中，该U形的腿的各自由端部优选构造成北极接触部段和南极接触部段。更优选地，U形的底部可由永磁体来构造。

此外，感应发电机具有滑动接触部段，其平行于线圈芯和/或磁性元件(下面为可运动的组件)的运动方向延伸。运动方向或者相对运动的方向通过静止位置的布置被预先给定。与此相应地，可运动的组件的运动方向平行于在静止位置之间的运动线延伸，可运动的组件可沿着该运动线运动。

滑动接触部段由可磁化的材料构成。滑动接触部段优选可以由多个点状的、一个或多个线状和/或面状的滑动接触面来构造。优选地，滑动接触面至少覆盖至少一个分别由极接触部段或所配属的北极接触部段或者南极接触部段构造成的接触面的至少100%，该接触面在各静止位置中设置作为配属于各接触部段的用于磁通的穿通面。更优选地，滑动接触面以多于100%覆盖穿通面。换而言之，滑动接触面至少在它的其中一侧上在相对运动方向上且/或横向于该相对运动方向凸出。由此，在各静止位置中在线圈芯与磁性元件之间的磁通或者磁通密度被进一步改善。

利用滑动接触部段可滑动地引导线圈芯与磁性元件之间的相对运动。当可运动的组件可以在运动方向上沿着滑动接触部段或者滑动接触面运动时，存在由本发明的意义中的引导。

滑动引导理解为可运动的组件沿着相对运动或者在可运动的组件的运动方向上接触滑动接触部段的运动。换而言之，线圈芯和/或磁性元件在沿着滑动接触部段，尤其是沿着滑动接触面的相对运动期间可滑动地引导。滑动接触部段优选是如下这样的，即，可运动的组件在相对运动期间贴靠在滑动接触部段的滑动接触面上或者与滑动接触部段优选直接磁连接，也就是说除了制造引起的或者公差引起的气隙之外没有在它们之间的气隙。这样的制造引起的或者公差引起的在接触的接触面之间的气隙不能完全避免且优选理解为是伴随滑动引导所固有的。通过滑动引导确保磁性元件与线圈芯在静止位置之间发生变换期间保持磁接触。由此，用于执行变换的操纵力可被减小，这是因为可以避免磁性元件与线圈芯完全分开。具体地，对于与吸引力反向指向的分开而言，至少一个与吸引力相等或比它更大的操纵力是必需的。通过滑动引导，即借助于滑动接触部段在相对运动期间产生的磁性元件与线圈芯之间的接触，对于在静止位置之间的变换所需的操纵力显著减小。优选地，滑动接触部段，尤其是滑动接触面与在磁性元件与线圈芯之间作用的吸引力的作用方向成直角地延伸。换而言之，滑动接触部段优选与在极接触部段与所配属的北极接触部段或南极接触部段之间构造成的接触面成直角地延伸。由此，对于在静止位置之间的变换所需的操纵力能够以吸引力的最大30%的数值，优选在20%至30%的范围内的数值减小。由此，在静止位置之间发生变换时不再导致否则常见的机械振动，在其中，磁性元件和线圈芯短时间地磁分开，以便于此后不久再次彼此碰到，由此重新建立起机械接触。因此，可能会遇到强度问题和能量收益损失。此外，利用先前所描述的感应发电机可提高操纵自由度，这是因为可由感应发电机产生的能量收益可以有选择地依赖于可与可运动的组件联接的操纵器的操纵速度来实现，或可以不依赖于它，即可以通过预限定的操纵速度预先确定地实现。额外地，利用先前所描述的感应发电机可通过用于感知转换过程和通常所产生的声学噪音的触觉的有选择地预先确定的增强或抑制来实现匹配。此外，通过感应发电机的模块化构造在需要的情况下能够以简单的方式和方法替换各个组件，例如线圈芯、磁性元件或具有滑动接触部段的组件。此外，由感应发电机的组件的布置引起的公差链可被减小。

上述效应和其他效应与利用从属权利要求所说明的优选实施方式相结合地阐释。

按照根据专利权利要求2的优选实施方式，滑动接触部段至少在中间位置中同时接触北极接触部段和南极接触部段。换而言之，滑动接触部段具有与在北极接触部段与南极接触部段之间的距离相应的延伸尺寸。由此，相对运动的滑动引导可在静止位置之间发生变换时被进一步改善，这是因为构造在北极接触部段与南极接触部段之间的间隙可在维持磁接触的情况下以滑动引导的方式消除。

根据具有专利权利要求3的特征的另一优选实施方式，滑动接触部段至少由线圈芯的极接触部段来构造。由此，除了线圈芯和磁性元件之外不需要设置其他组件以实现相对运动的滑动引导。由此，感应发电机的构造可以保持得很简单。但是该实施方式决定了线圈芯和磁性元件的所有组件都要彼此非常精确地定位。

根据具有专利权利要求4的特征的优选实施方式，滑动接触部段构造成用于磁性元件的滑动引导部，这是因为滑动接触部段至少部分延伸经过构造在线圈芯的相邻的极接触部段之间的间隙。更优选地，滑动接触分部段在相对运动方向上自极接触部段起具有与在北极接触部段和南极接触部段之间的距离相应的延伸尺寸。由此，构造在北极接触部段与南极接触部段之间的间隙同样可以在维持磁接触的情况下以滑动引导的方式消除，由此相对运动的滑动引导如先前所描述的那样可以被进一步改善。

利用根据专利权利要求5的另一优选实施方式，滑动接触元件可以用简单的方式和方法固定在极接触部段上。滑动接触元件可在对置的侧上或更优选完全地围住极接触部段。在此，滑动接触元件优选可以在极接触部段的背离构造在两个相邻的极接触部段之间的间隙的侧上至少以与北极接触部段或者南极接触部段在运动方向上的尺寸相应的量凸出。由此，磁性元件能够可靠地在静止位置之间发生变换期间在维持线圈芯与磁性元件之间的磁接触的情况下滑动地引导。

根据具有专利权利要求6的特征的备选的优选实施方式，滑动接触元件构造成用于线圈芯的滑动引导部，其中，线圈芯的滑动引导可被改善，这是因为在北极接触部段与南极接触部段之间的间隙可由线圈芯在维持磁接触的情况下以滑动引导的方式消除。更优选地，滑动接触元件包括用于围住北极接触部段和/或南极接触部段的留空部。该围住优选可以在北极接触部段或南极接触部段的对置的侧上或更优选地全面地实现。由此，滑动接触元件可以用简单的方式和方法布置在磁性元件上。

根据具有专利权利要求8的特征的优选实施方式，提出了滑动接触元件的另一备选的设计方案。滑动接触元件优选在线圈芯与磁性元件之间以如下方式布置，即，线圈芯可以至少以极接触部段而磁性元件可以至少以北极接触部段和南极接触部段在滑动接触元件的所配属的表面侧上接触滑动接触元件。在此，表面侧构造成用于静止的组件的靠置面和用于可运动的组件的滑动接触面。换而言之，当线圈芯或磁性元件与表面侧贴靠地构造成在相对运动期间不可运动的，即静止的组件时，表面侧成型成靠置面。与之相反，表面侧构造成用于在相对运动期间被运动的组件的滑动接触面。利用这样成型的滑动接触元件，优选可以在相对运动的整个运动路径上在维持磁接触的情况下实现可运动的组件的滑动引导。滑动引导由此被进一步改善。虽然滑动引导通常导致适合在相对运动期间通过相应提高的操纵力来克服的摩擦力。但是该摩擦力与由于振动所产生的能量收益损失相比损失更小。尽管存在摩擦力，操纵力仍然能够以优选的先前所描述的数值减小。为了补偿或者减小摩擦力，滑动接触面优选可以被表面处理。优选可以使用不同的滑动改性剂，例如油脂、油、涂层或类似物，以便于提供在摩擦损失方面得到改善的滑动接触面。备选地或额外地，滑动接触面优选可以被抛光。

更优选地，滑动接触元件布置在磁性元件上，该磁性元件此外优选地构造成可运动的组件。虽然由此通过滑动接触元件产生了北极接触部段与南极接触部段之间的持续的磁支流。但是，该支流的数值相对较小且微不足道地不利地影响在静止位置中在线圈芯与磁性元件之间所产生的主流。很小的影响优选可以通过如下方式被进一步减小，即，滑动接触元件由薄板或薄膜构成。由薄板制成的滑动接触元件优选具有小于3mm的最大厚度，这是因为滑动接触元件的厚度且进而横截面会对磁支流产生巨大的影响。更优选地使用具有0.05mm至0.1mm厚度的可磁化的薄膜。根据感应发电机的用途和尺寸，在考虑横截面影响的情况下同样可以使用比滑动接触元件更厚的薄膜或者薄板。由于滑动接触元件的伴随优选的较小的厚度的较小的横截面，支流的数值可最优地被减小或者可被预先确定地进行调节。原则上适用的是，支流的数值随着滑动接触元件的横截面逐渐减小可被减小或者可被最小化。基于很小的横截面，滑动接触元件在磁支流较弱的情况下已经以如下方式饱和，即，自饱和时间点起滑动接触元件在主流方向上不受阻碍地让磁通通过。饱和值优选可以额外地或备选地通过滑动接触元件的合适的材料选择被进一步优化。就此而言，滑动接触元件更优选地由满足专利权利要求11的特征的材料成型。

根据具有根据专利权利要求10的特征的优选实施方式，滑动接触元件的横截面可被进一步减小。至少一个留空部优选布置在滑动接触部段的构造在北极接触部段与南极接触部段之间的区域中，由此磁支流的数值可被进一步优化。更优选地，留空部具有平行于相对运动方向的延伸尺寸，其小于构造在北极接触部段与南极接触部段之间的间隙的相同指向的延伸尺寸。由此，在穿通面或者在其接触面上可以确保线圈芯与磁性元件之间的最大可能的磁通(主流)。

更优选地，支流的效应可通过较强的永磁体来补偿，该永磁体优选以最多5%强于不受磁支流的干扰影响的永磁体。

按照根据专利权利要求12至14中任一项的另一优选实施方式，可提供一种带有不依赖于操纵力和操纵速度地为了实施相对运动而预先确定地限定的用于在静止位置之间的变换的能量收益和/或触觉的感应发电机。根据该实施方式，更优选地按照根据专利权利要求13或14中任一项的实施方式，自跳跃设备发挥其作用的位置起，尤其自与中间位置相应的位置起，使得可运动的组件在相对运动方向上的突然加速的运动成为可能。

利用专利权利要求14限定为备选的第一实施方式的感应发电机例如可通过倒角的极接触部段端部来实现，其中，端部相比构造在北极接触部段与南极接触部段之间的相同指向的距离具有平行于相对运动方向延伸的相同大小的或更优选地较小的厚度。备选地，磁性元件优选也可以是如下这样的，即，在北极接触部段与南极接触部段之间的距离相比极接触部段的自由端部的厚度相同大小地或更优选地更大地来选择。由此，优选可以自中间位置起导致以预限定的变换速度跳跃式地变换到另一静止位置中，该变换依赖于变换速度导致感应线圈的可预先确定地限定的能量收益。变换速度优选可以借助于辅助操纵器可预先确定地限定，其中，辅助操纵器可布置在操纵器与可运动的组件之间且可与其以如下方式联接，即，是可施加到操纵器上的操纵力可以传递到可运动的组件上。辅助操纵器以如下方式构造，即，可运动的组件可在操纵操纵器之后不依赖于施加到操纵器上的操纵速度以可预限定的变换速度运动以迫使进行相对运动。辅助操纵器包括用于吸收和存储由操纵器传递到辅助操纵器上的操纵能量的蓄能器和用于随着离开跳跃设备发挥其作用的位置将所存储的能量作为动能给出到可运动的组件的设备。辅助操纵器优选是弹簧元件，此外优选地是板簧或螺旋弹簧。根据该优选实施例，用来操纵操纵器的操纵速度对包围线圈芯的感应线圈的可能的能量收益不产生影响，这是因为可运动的组件由一个静止位置到另一静止位置中的变换速度或者转换过程主要依赖于永磁体的磁场强度和弹簧元件的弹簧常数。由此，可提供具有可再现地实现的限定的能量收益的感应发电机。此外，额外地或备选地可提供一种指示出变换的触觉。因为在跳跃设备发挥其作用的位置中，变换可通过可运动的组件的突然加速的运动至少很明显地感觉到。依赖于与弹簧常数相结合的限定的比例，触觉效果可预先确定地限定和调节。

利用以专利权利要求14的另一备选的优选实施方式可实现相同的效果。凸起部优选可以通过滑动接触元件的变形、通过材料锁合的（stoffschlüssig）安装或通过预先确定地设计的凸起部元件与滑动接触元件的形状锁合（Formschluss）在感应发电机的所期望的位置中，优选在与中间位置相应的位置中构造。凸起部在其横截面形状上可以变化且与预先确定地要实现的能量收益相应地构造。凸起部优选可以包括在运动方向上延伸的用于可运动的组件的斜坡，以便有利于在静止位置之间的，优选由中间位置到布置在相对运动方向上的静止位置中的跳跃式的转换或者变换。在此，线圈芯在凸起部的整个延伸部上与磁性元件保持磁接触，这是因为线圈芯沿着凸起部且借助于由永磁体发出的吸引力可以通过接触该凸起部的方式滑动地引导。凸起部的形状优选可以为了支持滑动引导相应地进行匹配。为此，凸起部优选可以具有钝角。例如，该钝角可设置在相对运动方向上延伸的滑动接触面部段与倾斜于该滑动接触面部段延伸的延伸到凸起部的最高点的滑动接触面部段之间的过渡部上和/或在由凸起部的最高点引出去的滑动接触面部段与在相对运动方向上延伸的滑动接触面部段之间的过渡部上。备选地或额外地，凸起部的最高点可以优选以钝角构造在与滑动接触面对置的侧上。

如与第一备选方案相结合地描述的那样，对于第二种备选方案而言要产生的保持相等的能量收益同样可以通过如下方式可再现地实现，即，如先前所描述那样的辅助操纵器优选与可运动的组件相结合地使用。触觉也可借助于凸起部来调节。在此，在该实施例中，由于滑动接触元件与其他具有设计成其他形式的凸起部的滑动接触元件的可交换性可以用简单的方式和方法提供一种具有可匹配的触觉或者可预限定的能量收益的感应发电机。

根据本发明的另一方面，提出了一种根据专利权利要求15的带有发射器结构组件和天线的无线电开关。该无线电开关可使用借助于感应发电机产生的用于经由发射器结构组件和天线传递无线电信号的感应电压。更优选地，无线电开关具有如先前所描述那样的、与可运动的组件联接以迫使进行相对运动的辅助操纵器。辅助操纵器优选是双稳态的或单稳态的弹簧元件。双稳态的弹簧元件可以理解为借助它可运动的组件可以通过一次操纵可再现地运动到其中一个静止位置中且可以通过另一操纵可再现地运动到其中另一静止位置中。而单稳态的弹簧元件是如下弹簧元件，借助它可运动的组件可以通过一次操纵运动到其中一个静止位置中且紧接着可以自动地复位到另一静止位置中。单稳态的弹簧元件优选可以是唯一的弹簧元件，其一体式地构造成施加与操纵力相反指向的恢复力的弹簧元件，或可以由至少两个弹簧元件构成，它们分别在静止位置的方向上且彼此相反地弹簧弹性地作用。

附图说明

本发明的其他特征和优点由下面对本发明实施例的说明并借助示出对本发明重要的细节的附图的图以及由专利权利要求得出。各个特征可分别单独地或多个以任意组合的形式在本发明的变体方案中实现。

下面借助附图对本发明的优选实施方式作进一步说明。其中：

图1A示出根据优选实施方式的感应发电机在与第一静止位置相应的位置中的示意性侧视图；

图1B示出在图1A中示出的感应发电机在与中间位置相应的位置中的示意性侧视图；

图1C示出在图1A和1B中示出的感应发电机在与第二静止位置相应的位置中的示意性侧视图；

图2A示出根据优选实施方式的感应发电机在与中间位置相应的位置中的示意性侧视图；

图2B示出在图2A中示出的感应发电机的示意性图示；

图3示出根据优选实施方式的感应发电机在与第二静止位置相应的位置中的示意性侧视图；

图4示出根据优选实施方式的感应发电机在与中间位置相应的位置中的示意性侧视图；以及

图5示出根据优选实施方式的感应发电机在与第二静止位置相应的位置中的立体侧视图。

在下面的描述和附图中，相同的附图标记对应于相同的或功能类似的元件。

具体实施方式

图1A至1C示出根据本发明的优选实施方式的感应发电机1的侧视图，其中，图1A示出在与第一静止位置Y1相应的位置中的感应发电机1，图1B示出在限定出中间位置Y2的位置中的感应发电机1，而图1C示出在与第二静止位置Y3相应的位置中的感应发电机1。该实施方式的感应发电机1主要包括三个组件，即产生感应电压的第一组件10、产生磁通的第二组件20和滑动引导在第一组件10与第二组件20之间的相对运动的第三组件30，其中，第一组件10和第二组件20可相对彼此在第一静止位置Y1与第二静止位置Y2之间运动地布置。由第一静止位置Y1经由中间位置Y2至第二静止位置Y3的相对运动在图1B和1C中以Y示出而由第二静止位置Y3经由中间位置Y2至第一静止位置Y1的返回的相对运动在图1A和1B中以X示出。

感应发电机1的第一组件10包括两个感应线圈16，它们分别具有通道17，其中，通道17或者感应线圈16彼此平行地布置。因此，两个构造成相同的感应线圈被用于感应发电机1，由此制造成本可被进一步减小。此外，第一组件10还具有由可磁化的材料构成的呈U形的线圈芯11。呈U形的线圈芯11的腿12、13以如下方式分别穿过通道17，即，分别成型成极接触部段的自由的腿端部15以它们各自的构造成极接触面的端面14从相应的感应线圈16的在端侧的端部伸出，其中，极接触面14在背离U形底部的方向上指向。优选地，腿12、13被居中地引导穿过各自的通道17，以便可以在每个感应线圈16中在线圈反向极化的情况下产生相同的感应电压。

第二组件20与第一组件10对置地布置。第二组件20由磁性元件20成型，其与线圈芯11和感应线圈16对置地布置。磁性元件20包括永磁体21，其被两个极靴22、23围住。第一极靴22呈U形地构造且以如下方式贴靠在永磁体21的南极S上，即，使第一极靴22各自的具有限定出南极接触面的第一极靴面26的自由的腿端部25延伸超过永磁体21的北极N的面向线圈芯11的面，其中，第一极靴22各自的南极接触面26面向线圈芯11。在永磁体21的北极侧N上布置有与永磁体20的面向线圈芯11的北极面的尺寸相应的第二极靴23。第二极靴23具有在线圈芯11的方向上延伸的如下厚度，即，使第二极靴23的面向线圈芯11的限定出北极接触面的第二极靴面28处在与南极接触面26共同的平面中。第一极靴22和第二极靴23由可磁化的材料构成。第一极靴22和第二极靴23可由与线圈芯11相同的材料制成。此外作为备选，第一极靴22还可贴靠在永磁体20的北极N上而第二极靴23还可贴靠在南极S上(图2B和图4)。对于该实施方式而言重要的是，第一极靴面26和第二极靴面28面向线圈芯11的极接触面14且在连接腿12、13的方向上交替地布置，其中，第一极靴面26在该方向上围住第二极靴面28。第一极靴面26在该布置方式中构造成外部的极靴面，而第二极靴面28构造成中间的极靴面。

南极接触面26和北极接触面28以如下方式彼此相间隔，即，其中一个南极接触面26在第一静止位置Y1中直接对置地面向其中一个极接触面14，而北极接触面28在第一静止位置Y1中对置地面向其中另一个极接触面14，如在图1A中特别示出的那样。此处，在图1A中示出的上部的南极接触面26与上部的腿12的极接触部段15的极接触面14直接对置而北极接触面28与下部的腿13的极接触部段15的极接触面14直接对置。在该实施方式中，线圈芯11的极接触部段15和第一极靴22的南极接触部段25至少在它们直接对置的面14、26上具有相同的尺寸。此外，在各第一极靴22与第二极靴23之间的距离以如下方式选择，即，在第二静止位置Y3中北极接触面28直接对置地面向其中一个极接触面14而另一南极接触面26直接对置地面向其中另一极接触面14，如在图1C中示出的那样。此处，北极接触面28与上部的腿12的极接触部段15的极接触面14直接对置，而下部的南极接触面26与下部的腿13的极接触部段15的极接触面14直接对置。

第三组件30通过由可磁化的材料制成的滑动接触元件30构成，该滑动接触元件布置在极接触面14与极靴面26、28之间。滑动接触元件30具有优选在0.05mm至0.1mm范围内的厚度。滑动接触元件30在极靴面26、28的布置方向上在第二组件20的整个延伸尺寸上延伸。在相对该布置方向横向延伸的且限定出感应发电机1的宽度的方向上，滑动接触元件30至少覆盖各极接触面14以及各极靴面26、28的100%。

此外如在图1A至1C中示出的那样，滑动接触元件30在横截面上呈U形地成型且以如下方式布置在磁性元件20上，即，使滑动接触元件30的腿35贴靠在磁性元件20上。优选地，腿35在预紧力下贴靠在磁性元件20上，以便不仅通过在滑动接触元件30与磁性元件20之间存在的磁力在背离极靴面26、28的方向上，而且额外地通过由腿35施加到磁性元件20上的预紧力在平行于相对运动延伸的方向上将滑动接触元件30保持在磁性元件20上。此外，在优选的未示出的实施方式中，滑动接触元件30可具有其他固定元件，它们可贴靠在其中至少一个极靴22、23的对置的侧上，以便将滑动接触元件30额外地在感应发电机1的宽度方向上保持在磁性元件20上。腿35以及优选其他固定元件的长度可如下这样来选择，即，可产生足以将滑动接触元件30固定在磁性元件20上的保持力或者预紧力。由于如下实际情况，即，滑动接触元件30由板条或薄膜制成，所以预紧力可用简单的方式通过腿35或者固定元件的相应的彼此指向的弯曲来实现。

滑动接触元件30以其面向线圈芯11和磁性元件20的表面侧构造成用于线圈芯11或者磁性元件20的靠置面或者滑动接触面32。靠置面或者滑动接触面32成型成平坦的且分别平面地接触线圈芯11的极接触面14以及极靴22、23的极靴面26、28。因为在该实施方式中滑动接触元件30静止地布置在磁性元件20上，所以面向磁性元件20的表面侧成型成用于磁性元件20的靠置面，而滑动接触元件30的面向线圈芯11的表面侧构造成用于线圈芯11的滑动接触面32。但是，如下实施方式也可以想到的，在这些实施方式中，滑动接触元件30提供两个滑动接触面32，一个用于磁性元件20且一个用于线圈芯11，其中，滑动接触元件30例如可通过容纳感应发电机1的壳体来保持。

如以图1A至1C示出的那样，在第一静止位置Y1与第二静止位置Y3之间发生变换时，第一组件10沿着滑动接触面32滑动地引导。由此，磁性元件20和线圈芯11在横向于在这些组件10、20之间作用的吸引力的方向上彼此分开。因此，用于迫使进行相对运动的操纵力可以在显著的程度上被减小。优选地，对于滑动的相对运动而言仅需要在磁性元件20与线圈芯11之间的吸引力的最大30%且更优选在20%至30%范围内的操纵力。

此外，为了减小滑动摩擦力，滑动接触面32可是经过处理的。因此，滑动接触面32例如可以被抛光且/或以滑动改性剂，例如油脂、涂层和类似物来处理。由此可以减小对于执行相对运动，即在相对运动开始之后继续引导第一组件10与第二组件20之间的相对运动所必需的操纵力，由此可整体上较容易地实施相对运动。在其余方面，为了减小摩擦力不必强制地对滑动接触元件30的整个表面进行处理，而是仅需对与线圈芯11的运动路径相应的滑动接触面部段31进行处理，该滑动接触面部段包括滑动接触面32且经由该滑动接触面部段实现线圈芯11的滑动引导。

下面对第一组件10、第二组件20和第三组件30的协同作用进行探讨。

如在图1A至1C中所示出的那样，滑动接触元件30连接南极接触面26与北极接触面28，由此产生了在这些面26、28之间的持续的磁支流。虽然在各静止位置Y1和Y3中，该支流不利地影响可在磁性元件20与线圈芯11之间产生的磁主流B1、B2。但是，支流的强度依赖于滑动接触元件30的横截面并且通过横截面的改变可以相应地受到影响。原则上适用的是，滑动接触元件30的横截面越小，那么主流B1、B2受到支流的不利影响越小。这是因为较小的横截面以如下方式导致滑动接触元件30更快地饱和磁化，即，可在线圈芯11与磁性元件20之间产生的主流B1、B2在达到饱和磁化之后不受磁支流进一步不利地影响。换而言之，磁主流B1、B2在其数值上最大以导致饱和磁化的磁支流的数值减小。饱和磁化对应于如下磁化，其中，尽管作用到滑动接触元件30上的磁场强度通过永磁体被提高，但是滑动接触元件30并不经历磁化的提高。通过支流被强制分出的量优选可以经由较强的永磁体来补偿。对于在该优选实施方式中使用的具有0.05mm至0.1mm厚度的滑动接触元件30而言，以最多5%更强的永磁体就足够。

更优选地，滑动接触元件30可由具有大于极靴22、23和线圈芯11的材料的磁导率的材料构成。此外，滑动接触元件30的横截面可通过在滑动接触元件30中成型的留空部33被减小(图5)。如在图5中示出的那样，留空部33布置在与构造在极靴22、23之间的间隙24对置的区域中。留空部33沿着通过运动方向X；Y限定出的运动路径具有如下尺寸，该尺寸等于或小于在南极接触部段25与北极接触部段27之间在运动方向X；Y上的距离或者间隙24的相同指向的尺寸。

此外如在图1A和1C中示出的那样，在第一静止位置Y1和第二静止位置Y2中借助于极靴26、28和极接触面14与滑动接触元件30的接触产生限定出第一磁通B1或者第二磁通B2的磁主流B1、B2，其呈环状地在线圈芯11和磁性元件20上延伸。磁性元件20和线圈芯11在该位置中通过引起磁吸引力的保持力来保持。通过横向于保持力延伸的、作用到磁性元件20或线圈芯11上的操纵力产生在磁性元件20与线圈芯11之间在X运动方向或者Y运动方向上的相对运动。线圈芯11沿着滑动接触面32在中间位置Y2的方向上滑动地引导。随着离南极接触部段25越来越远，磁性元件20的用到线圈芯11上的磁吸引力减小，该磁吸引力在中间位置Y2中达到最小值。由于通过永磁体21被持续地磁化的滑动接触元件30，该滑动接触元件施加持续的吸引力到线圈芯11上，由此在第一静止位置Y1与第二静止位置Y3之间的整个运动路径上确保线圈芯11在滑动接触元件30上的磁引起的连续的附着或者在这些部件之间的磁接触。一旦线圈芯11在相对运动期间在第一静止位置Y1或者第二静止位置Y3的方向上离开中间位置Y2，磁性元件20的吸引力就增加，由此线圈芯11与磁性元件20之间的相对运动经历加速，直至线圈芯11到达第一静止位置Y1或者第二静止位置Y3。在到达第一静止位置Y1或者第二静止位置Y3(图1A或者图1C)之后产生相应的磁通B1、B2，其呈环状地与起初的磁通方向反向地延伸。由此导致产生感应电压的线圈反向极化，其中，所产生的电压优选借助于可联接到感应发电机1上的发射结构组件例如可以用在用于传递信号的无线电开关中。

在该示例性描述的实施方式中，被运动的组件可以是线圈芯11或磁性元件20。如下也是可以想到的，即，线圈芯11和磁性元件20可运动地保持在例如无线电开关的容纳感应发电机1的壳体中。优选地，磁性元件20可与布置在其上的滑动接触元件30一起运动地设置。由此，在可运动的区域中作用的力可保持得很小。在此，带有感应线圈16和线圈芯11的第一组件10优选静止地或者位置固定地保持在容纳的壳体中。感应发电机1的各个组件10、20、30以及容纳或者保持感应发电机1的壳体以通常的方式以如下方式彼此协调，即，使得可以实现期望的功能性，例如第一组件10、第二组件20或第三组件30在第一静止位置Y1与第二静止位置Y3之间的位置固定的保持和可相应运动的设置以产生感应电压。

在静止位置Y1、Y3之间的先前所描述的转换可直接地或优选地通过一个或多个弹簧元件导致，该弹簧元件与感应发电机1一起保持在例如无线电开关的壳体中，其中，弹簧元件以如下方式布置和构造，即，使施加到无线电开关的操纵元件上的操纵力可传递到要运动的组件上，以便可以迫使要运动的组件在静止位置Y1、Y3之间进行跳跃式的运动。为此，第一组件10和/或第二组件20优选具有用于一个或多个用于为了转换所需的操纵力到要运动的组件上的弹簧弹性传递的弹簧元件的作用点。

图2A至3示出根据本发明的感应发电机1带有不同跳跃设备的优选实施方式。具体地，图2A和2B示出带有第一跳跃设备类型的感应发电机1在与中间位置Y2相应的位置中的示意性侧视图，其中，图2B是利用图2A示出的感应发电机1的概念图示。图3示出带有第二跳跃设备类型的感应发电机1的示意性侧视图。

在图2A和2B中示出的感应发电机1主要通过极接触部段15的特别的设计方案以及通过利用北极接触呈U形的极靴22的永磁体21的以180°转动的布置方式区别于在图1A至1C中示出的感应发电机1。极接触部段15在极接触面14的方向上逐渐变细到尺寸a，该尺寸等于或小于在北极接触面26与南极接触面28之间成型成的距离b。在第一静止位置Y1与第二静止位置Y3之间发生变换时，线圈芯11被各极靴22、23以如下方式吸引，即，在离开中间位置Y2之后进行到各第一静止位置Y1或者第二静止位置Y3中的跳跃式的变换。因此，逐渐变细的极接触部段15和间隙24构造成跳跃设备。在该实施例的情况下，感应发电机1可以用不同的操纵速度来操纵。在此，操纵速度对感应线圈16的要产生的能量收益产生直接影响，这是因为在静止位置Y1、Y3之间的变换速度依赖于操纵速度。此外，由中间位置Y2到各静止位置Y1、Y3中的变换是可感觉到的，因此跳跃设备此外还可提供了触觉效应。依赖于距离a相对距离b的选定的比例可调整该触觉。该比例选择得越小，那么实现的触觉效应就越大。

而与先前所描述的未示出的弹簧元件相结合，施加到弹簧元件上的操纵速度对通过静止位置Y1、Y3之间的变换引起的能量收益并不产生有作用的影响，这是因为在静止位置Y1、Y3之间的变换或者变换速度通过离开中间位置Y2时在弹簧元件由加载状态到未加载状态中的过渡期间由弹簧元件跳跃式地产生的运动被预先给定。由磁性元件20发出的磁吸引力有利地支持跳跃式的行为。由此，限定的能量收益能够通过感应线圈16可再现地获得，其中，能量收益不依赖于施加到弹簧元件上的操纵速度。

即使在该实施例中示出并描述了逐渐变细的极接触部段15，先前所描述的效应仍然可以备选地通过如下方式实现，即，作为极接触部段15逐渐变细的替代，极靴22、23考虑到距离a以相同或更大的距离b来布置。

图3大致上示出如在图1A至1C中所示的感应发电机1，具有如下区别，即，滑动接触元件30包括与滑动接触元件30一体成型的凸起部34，其设置在覆盖间隙24的区域中。凸起部34在各静止位置Y1；Y3的方向上成型成用于极接触部段15的斜坡。凸起部34关于垂直地延伸穿过凸起部34的最高点的平面对称地构造且在最高点的每个侧上成型成以135°的钝角构造成的由斜坡直至凸起部34或者直至到达斜坡的平面的滑动接触面部段32的过渡部。该钝角更优选地处在135°直至170°的范围内。对称的设计方案不是强制必需的。因此，这些过渡部能够以不同的角度来构造，由此斜坡可以彼此以不同的斜率成型。凸起部34的最高点平面地成型。凸起部34的最高点以优选等于或大于135°的在滑动接触面侧32上对置的钝角来构造。同样地，最高点也可在相对运动方向上具有平行于滑动接触面部段32的延伸部。

如在先前利用图2A和2B所描述的实施例中那样，凸起部34例如可以与未示出的弹簧元件结合使得在静止位置Y1、Y3之间的跳跃式的变换且进而使得可再现地产生的相同的能量收益不依赖于作用到弹簧元件上的操纵力和操纵速度。在弹簧元件通过操纵力被置于加载状态中之后，第一组件10或第二组件20通过弹簧元件由加载状态过渡到未加载状态进行运动，其中，极接触部段15在相对运动期间通过直至到达凸起部34的滑动接触面部段32的平坦的设计方案可不受阻碍地运动。从到凸起部34的过渡的开始，极接触部段15的相对运动首先被减速，以便于在到达凸起部34的最高点之后被突然加速。在此，磁化的滑动接触元件30确保了对相对运动的极接触部段15经由凸起部34或者极接触部段15与滑动接触元件30在整个相对运动期间的持续的磁接触的滑动引导。

在静止位置Y1、Y3之间的跳跃式的变换通过凸起部34从中间位置Y2起可被感知，由此凸起部34同时构造成触觉元件。依赖于凸起部34的设计方案，触觉可以不同感知地来调整或者可以调节出可预先确定地限定的能量收益。

利用图2A至3示出的实施例对于可再现地产生限定的能量收益的应用是有利的。同样地，这些实施例在如下应用情况下也是有利的，在其中重要的并不是可再现地产生的能量收益，而是例如可调整出的触觉。这例如可以通过如下方式实现，即，要运动的组件10、20在中间不接入弹簧元件的情况下可由操纵力直接加载。由此，如先前所描述的那样，在静止位置Y1、Y3之间进行变换的速度依赖于操纵速度。操纵速度越大，那么相对运动就执行得越快，可产生的能量收益就越大，其中，由中间位置Y2到静止位置Y1、Y3中的变换可通过各自的跳跃设备感知到。

利用图4示出根据另一优选实施方式的感应发电机1在与中间位置Y2相应的位置中的示意性侧视图。该实施例的感应发电机1通过如下实际情况区别于利用图1A至3示出的感应发电机1，即，滑动接触元件30被取消。感应发电机1包括带有极接触部段15的线圈芯11，该极接触部段在极接触面14上具有尺寸a，该尺寸大于在北极接触面26与南极接触面28之间构造出的距离b。在此，极接触面14构造成带有用于磁性元件20的滑动接触面的滑动接触面部段。相应地，极接触部段15至少在中间位置Y2中接触北极接触面26和南极接触面28，由此导致暂时的磁短路。由于距离a与b之间的比例，该比例其等于或大于1，线圈芯11与磁性元件20之间的相对运动可在没有触觉效应的情况下进行。

在图1至5中示出的实施方式对于本发明而言可以不局限地来理解。这些实施方式示出本发明的优选实施例。其他属于专利权利要求的主题的实施方式是可以想到的。因此，例如在实施例中滑动接触元件可布置在构造在南极接触部段与北极接触部段之间的间隙中，其中，滑动接触部段的滑动接触面与南极接触面和北极接触面优选在一个平面中。备选地或额外地，滑动接触元件可布置在构造在线圈芯的极接触部段之间的间隙中，其中，滑动接触部段的滑动接触面与极接触部段的极接触面优选处在一个平面中。此外，线圈芯不局限于呈U形的外形。因此，线圈芯可具有其他平行的腿或可仅具有一个腿，其中，磁性元件被相应地匹配。原则上，至少两个极接触面是必需的，它们可以如下方式与南极接触面和北极接触面接触接触，即，使得借助于线圈反向极化可产生感应电压。

此外，感应发电机1例如可以用在具有发射器结构组件和带有天线的天线结构组件的无线电开关中。在此，感应发电机1例如借助于接触元件与发射器结构组件电接触地相连接，例如插接连接，用于将能量发出到该发射器结构组件上。在此，无线电开关可额外地包括如先前所描述的弹簧元件以迫使进行相对运动。此外，该弹簧元件优选可以单稳态或双稳态地构造。利用单稳态的弹簧元件，可运动的组件在操纵无线电开关一次之后自动地再次被置入初始静止位置中。

为此，单稳态的弹簧元件优选具有复位功能，其与弹簧元件集成地构造。利用双稳态的弹簧元件，可运动的组件在操纵无线电开关一次之后由一个静止位置被置入另一静止位置中。双稳态的弹簧元件优选是如下这样的，即，使得可运动的组件可以在两个静止位置之间以可再现的方式运动。单稳态以及双稳态的弹簧元件例如可以是板簧或螺旋弹簧。

附图标记列表

1      感应发电机

10     第一组件

11     线圈芯

12     第一腿

13     第二腿

14     极接触面

15     极接触部段

16     感应线圈

17     感应线圈通道

18     极接触面

20     磁性元件

21     永久磁体

22     第一极靴

23     第二极靴

24     间隙

25     南极接触部段

26     南极接触面

27     北极接触部段

28     北极接触面

30     滑动接触元件

31     滑动接触面部段

32     滑动接触面

33     留空部

34     凸起部

35     滑动接触元件的腿

a      极接触部段的尺寸

b      间隙的尺寸

B1     第一磁通

B2     第二磁通

X；Y   运动方向

Y1     第一静止位置

Y2     中间位置

Y3     第二静止位置

Claims (15)

1.一种用于无线电开关的感应发电机(1)，所述感应发电机包括带有北极接触部段(27)和南极接触部段(25)的磁性元件(20)以及线圈芯(11)，所述线圈芯具有能与北极接触部段(27)和南极接触部段(25)接触的极接触部段(15)，其中，磁性元件(20)和线圈芯(11)能彼此相对运动地以如下方式布置，即，在线圈芯(11)中的磁通方向反转能在限定出用于相对运动的运动方向(X；Y)的第一静止位置(Y1)与第二静止位置(Y3)之间变换时产生，在所述静止位置中，北极接触部段(27)和南极接触部段(25)分别接触各自配属的极接触部段(15)，其特征在于，感应发电机(1)具有平行于运动方向(X；Y)延伸的用于滑动引导线圈芯(11)与磁性元件(20)之间的相对运动的能磁化的滑动接触部段(31)。

2.根据权利要求1所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触部段(31)以如下方式构造，即，使得所述滑动接触部段至少位于在第一静止位置(Y1)与第二静止位置(Y3)之间限定出的中间位置(Y2)中同时接触北极接触部段(27)和南极接触部段(25)。

3.根据权利要求1或2所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触部段(31)包括所述极接触部段(15)中的至少一个极接触部段，并且滑动接触部段(31)平行于运动方向(X；Y)以如下方式延伸，即，至少在中间位置(Y2)中在北极接触部段(27)与南极接触部段(25)之间限定出的间隙(24)能被滑动接触部段(31)覆盖。

4.根据权利要求3所述的感应发电机(1)，其特征在于，感应发电机(1)包括滑动接触元件，所述滑动接触元件具有邻接在所述至少一个极接触部段(15)上的滑动接触分部段，其中，所述滑动接触分部段与所述至少一个极接触部段(15)一起构造成滑动接触部段(31)。

5.根据权利要求4所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触元件具有用于围住所述至少一个极接触部段(17)的留空部。

6.根据权利要求1所述的感应发电机(1)，其特征在于，感应发电机(1)具有构造成滑动接触部段(31)的滑动接触元件(30)，其中，所述滑动接触部段(31)至少布置在北极接触部段(27)与南极接触部段(25)之间限定出的间隙(24)的区域内并且将北极接触部段(27)与南极接触部段(25)连接。

7.根据权利要求6所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触元件(30)具有用于围住至少北极接触部段(27)或南极接触部段(25)的留空部。

8.根据权利要求1所述的感应发电机(1)，其特征在于，感应发电机(1)包括构造成滑动接触部段(31)的滑动接触元件(30)，所述滑动接触元件布置在线圈芯(11)与磁性元件(20)之间，以使滑动接触部段(31)在第一静止位置(Y1)、第二静止位置(Y3)和中间位置(Y2)中靠置在极接触部段(15)、北极接触部段(27)和南极接触部段(25)上。

9.根据权利要求4至8中任一项所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触元件(30)是由能磁化的材料构成的薄板或薄膜。

10.根据权利要求8或9所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触部段(31)具有至少一个留空部(33)。

11.根据权利要求2至10中任一项所述的感应发电机(1)，其特征在于，滑动接触部段(31)与为了与北极接触部段(27)和南极接触部段(25)接触所配属的极接触面(17)相比具有相等或较高的磁导率值。

12.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电机(1)，其特征在于，感应发电机(1)包括至少一个跳跃设备(a、b；34)，借助于所述跳跃设备，在线圈芯(11)与磁性元件(20)之间的相对运动能不依赖于导致相对运动的操纵力和与之伴随的操纵速度地以保持不变的能预先确定的值加速。

13.根据权利要求12所述的感应发电机(1)，其特征在于，跳跃设备(a、b；34)在第一静止位置(Y1)与第二静止位置(Y3)之间，尤其是在北极接触部段(27)与南极接触部段(25)之间的与中间位置(Y2)相应的区域中作用。

14.根据权利要求13所述的感应发电机(1)，其特征在于，跳跃设备(a、b；34)要么包括第一距离(a)和第二距离(b)，所述第一距离(a)与所述第二距离(b)的比小于等于1，其中，第一距离(a)与由极接触部段(15)构造成的极接触面(14)的平行于相对运动方向(X；Y)延伸的延伸尺寸相应，其中，第二距离(b)与构造在南极接触部段(22)与所述北极接触部段(23)之间的间隙(24)的平行于相对运动方向(X；Y)延伸的延伸尺寸相应；要么具有用滑动接触元件(30)构造成的凸起部(34)。

15.一种带有发射器结构组件和天线的无线电开关，其特征在于，无线电开关具有根据前述权利要求中任一项所述的感应发电机(1)。

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