CN103999178A - 自供电能量采集开关和用于采集能量的方法 - Google Patents

Abstract

一种开关装置（10）以及用于产生用于操作所述开关装置（10）的能量的方法，其中所述开关装置（10）具备与可由用户操作的致动装置交互的驱动单元（120），且具备经配置以通过所述驱动单元（120）开始运动的移动装置（130），且具备用于依靠所述移动装置（130）的运动而将能量提供到所述开关装置（10）的能量采集器（132、140、140a），使得用于命令或其它操作的能量被提供到所述开关装置（10）。所述移动装置（130）经配置以关于所界定的零位置重复地重新定位，只要其具有动能即可，以便提供可由所述能量采集器（132、140、140a）转换成电能的动能。用于产生能量的这种机电装置可确保所述开关装置（10）的无线操作，而无需电池或任何其它种类的电力供应。

Description

自供电能量采集开关和用于采集能量的方法

技术领域

本发明涉及自供电开关装置和产生能量的方法，尤其是操作和通信以及与操作者的交互所需的能量。

背景技术

自供电的无线开关、遥控器、传感器、能量控制装置等独立于如电缆或电源插座的特定能量供应情形而提供装置定位的优点。可与任何电力供应约束无关地选择和确定安装位置，且甚至可提供相对便携的移动控制和感测装置。但通常，为了提供能量，开关装置是靠电池操作的，其寿命取决于电力供应，且通常在不确定的时间周期之后，需要更换电池。此更换操作涉及耗时且费力并且昂贵的安装工作，这取决于每一开关的位置。因此，自供电装置提供有前途的替代方案，以便降低感测和控制系统的操作费用，例如在设施管理领域中。

存在多个已经在使用的无线且电池供电或有线的不同开关，其各自基于特定控制技术。举例来说，拨动式调光器开关可用于例如照明控制，其具有用于调整电力供应的一个或多个旋钮，例如用于从全光到非常暗以及在其之间的所有亮度度量的照明，且这些开关可与旋转式调光器开关组合。并且，所述开关可提供为滑动式调光器开关，其具有用于连续适配所供应的电力水平的滑动把手，还结合有用于开/关功能的单独按钮。另外，可提供触摸垫调光器，其用于依靠用户的手指在垫上的任何位置来调整电力供应，且这些触摸垫调光器可有利地例如用于具有特定设计要求的应用中。并且，在提供插口的情况下，插入式调光器开关可安装在电力供应插座与消费者负载之间，从而代表提供电力控制的最简单方式。它们根本不需要任何安装，因为它们可直接插在消费者负载与电网的插座之间。

另外，存在多个已经在使用的不同能量采集控件，例如在所谓的PTM200按钮多通道开关模块中，或在例如与EnOcean®的所谓的PTM230/PTM330或PTM332发射器模块结合的EnOcean®的所谓的ECO100或ECO200采集模块中。在PTM200中，可通过能量弓来致动常见的电动能量换能器，可从模块外部推动和释放能量弓，且当激活所述弓时，推动和释放各自产生特定的无线数据电报，其发射特定数目接触头（尤其四个接触头）的操作状态。存在已经在使用的不同能量采集机构。举例来说，ECO100/ECO200具备用于线性运动的电动能量转换器，所述线性运动由可从装置外部推动的弹簧致动。这可用于为PTM230/PTM330/PTM332发射器模块供电，从而在供应能量脉冲时，发送所发射的RF电报，该电报包含唯一32位模块ID、能量脉冲的极性以及四个接触头的操作状态。

发明内容

本发明的目标是提供一种无线开关装置，其对用户来说操作起来简单且稳健，其中操作（例如发送控制命令）所需的能量可由装置本身产生。

本发明的另一目标是提供用于开关装置的能量采集装置，其允许以对用户来说直观且方便的方式实现开/关功能且优选还实现调光功能。

本发明的另一目标是提供一种用于为自供电的开关装置采集能量的装置，其中所述用于采集能量的装置可确保在用户操作旋钮时，可提供用于开关装置的无线操作的电能。

这些目标中的至少一者由根据权利要求1所述的开关装置且由根据权利要求12所述的用于提供能量的方法来实现。

因此，提供一种开关装置，其包括：驱动单元，其经配置以与可通过外力（例如，通过人类用户或机器移动）操作且在开关装置处提供的致动装置交互；移动装置，其经配置以通过所述驱动单元开始运动；能量采集器，其与所述移动装置耦合，用于响应于移动装置的运动而将电能提供到开关装置；以及位置返回装置，其耦合到移动装置，其中所述移动装置经配置以通过位置返回装置相对于所界定的零位置重新定位。换句话说，可使移动装置返回到零位置，以便响应于另一致动而再次开始运动。并且，位置返回装置可经配置以重复地使移动装置返回到零位置。藉此，移动装置不一定必须振荡多次。并且，仅单个相对移动可提供能量。

这确保了对用户的致动作出反应，将电能提供到开关装置，且用户仅须进行其已习惯了的动作（即致动旋钮），例如以便控制照明；而无需专用于能量采集的额外动作。藉此，能量采集器经配置以将能量提供到开关装置，例如用于基于用户的操作而发射命令。利用此开关装置，提供机电布置，以用于将动能转换成电能。

驱动单元耦合到致动装置。明确地说，驱动单元可以此方式耦合到致动装置使得致动装置的特定运动引起驱动单元的特定运动。驱动单元可刚性地耦合到致动装置，且可以相互依赖的轮廓（相应为横向区域）的形式提供所述耦合，所述轮廓在驱动单元和致动装置的每一者处且彼此交互。可响应于驱动单元的特定量运动而使移动装置开始运动。一旦开始运动，移动装置就可独立于驱动单元的任何运动而移动。在一个实施例中，移动装置可移动，只要其具有动能即可，所述动能可转换成电能。移动装置可弹性地悬挂，而驱动单元刚性地悬挂。移动装置和能量采集器可组成机电布置的主要组件，但能量采集器本身也可组成用于提供电能的机电布置的主要组件。能量采集器可布置在移动装置的零位置的区域中。明确地说，移动装置的零位置可对应于能量采集器的零位置。在另一实施例中，可通过驱动单元的运动将移动装置移出其零位置，且当通过驱动单元去啮合时，移动装置由于位置返回装置而快速地返回到零位置，因此采集能量。

根据第一方面，致动装置可尤其通过外力（例如用户）而在围绕致动轴的两个旋转方向上操作，其中驱动单元以同一方式与移动装置啮合，使得能量独立于旋转方向而提供到开关。

基本上，当致动装置因外力（例如用户）而旋转时，移动装置开始运动。明确地说，这取决于在移动装置的运动耦合到驱动单元的旋转和/或实际位置的程度上彼此啮合的突起和凹入部分的确切形状和尺寸。依赖于致动装置旋转的角度的量，可使移动装置开始运动以自由地振荡，或仅在对应于致动装置旋转的特定角度的程度上开始运动。明确地说，这取决于开关装置的组件（尤其是移动装置相对于驱动单元）的确切布置，以及给予突起在（多个）凹入部分内的相应变化自由度。为了允许移动装置的运动（甚至在驱动单元旋转到突起保留在一个凹入内的程度上的情况下），例如振荡运动，驱动单元可从致动装置去耦合。这可通过依靠旋转角度使致动装置与驱动单元分离的机构来完成，从而使得驱动单元可独立于致动装置的位置而自动旋转。一旦使移动装置返回到零位置，或一旦开始致动装置上的新操作，致动装置与驱动单元之间的连接就重新形成，尤其是通过啮合回传动装置或类似物中。藉此，可实现用户命令的确切解译，且可提供能量（甚至在仅存在小角度的旋转的情况下）。这还允许较大角度的连续旋转，从而导致驱动单元与移动装置的重复啮合。

开关装置的组件可布置成使得移动装置包括驱动单元与能量采集器之间的中间部件。明确地说，驱动单元可围绕与沿移动装置开始运动的平面的轴正交（/与所述平面正交）的轴旋转，且能量采集器可围绕与驱动单元的旋转轴平行的轴旋转。并且，驱动单元可围绕与移动装置的旋转轴平行的轴旋转。

并且，开关装置可具备能量储存装置。能量储存装置可储存在开关致动所触发的处理、存储、信号发射、反馈提供和/或其它处置操作期间未消耗的过多能量。所储存的能量随后可例如用于维持如处理、信号发射和/或信号接收等操作，用于提供反馈等。能量储存装置可对致动装置的用户致动作出反应而即刻提供用于命令的能量。由移动装置响应于此用户致动的运动而提供的电能可储存在能量储存装置中，以便提供和妥善保存用于未来命令的能量。能量储存装置可与能量采集器耦合。

根据可与第一方面组合的第二方面，致动装置可尤其由用户在围绕致动轴的旋转方向上且在沿致动轴的平移方向上操作。藉此，可响应于旋转和推动或释放两者而产生能量。并且，在致动装置与驱动单元之间，提供机械阻挡装置，以便在致动装置沿平移方向操作时，阻止致动装置的旋转。藉此，可确保每一用户命令是确定的，且可在没有任何可感测反应力的情况下完成沿致动轴的致动。

根据可与第一和第二方面中的任一者组合的第三方面，致动装置可具备螺纹，其经配置以将驱动单元与致动装置连接。藉此，可响应于致动装置的平移致动而使驱动单元开始运动。当按压或释放致动装置时，可将驱动单元相对于开关装置的小体（corpus）保持在特定位置。明确地说，驱动单元可由开关装置的内壁保持，且同时，致动装置可啮合在提供于开关装置的小体中的凹入中，以便阻止旋转。并且，可在致动装置处提供互锁装置，以用于阻止驱动单元与致动装置之间的相对移动。藉此，可确保可以保形方式将致动装置的旋转移动传输到驱动单元的对应旋转移动中。

根据可与第一到第三方面中的任一者组合的第四方面，致动装置具备轴杆，其沿致动装置的致动轴延伸，且可移动地布置在开关装置的小体内，且其中在致动装置与小体之间的轴杆处提供弹性元件，尤其用于阻止致动装置沿致动轴的移动。藉此，可容易地区分致动装置的旋转与致动装置的平移致动。

根据可与第一到第四方面中的任一者组合的第五方面，致动装置弹性地布置在开关装置的小体内，且其中在致动装置处提供阻挡元件，以用于阻止致动装置与开关的小体之间（尤其在平移方向上）的相对移动。可以卡扣环或锁定环的形式提供阻挡元件。可通过（尤其从一侧）作用在小体的壁上的弹簧来实现所述弹性布置，且可在所述壁的另一侧提供阻挡元件。藉此，可确保致动装置支撑在开关装置内，且可容易地将致动装置安装在小体处。

所述开关可含有以下各项的一个或多个群组：能量调节元件（例如，DC/DC转换器）、处理单元、存储器、反馈装置（例如，LED二极管）、用于与开关交互的其它硬件装置（例如，dip开关或针孔接头，例如用于开关配置）。开关装置可包含发射器，且可提供能量以用于通过通信接口（例如，根据802.15.4/紫蜂绿色能量协议组的无线通信接口）发射控制命令。可为以下各项的群组中的至少一者提供通信接口：经由无线电的安全通信、用于网络参数的调试和/或维护的具有从开关装置和到开关装置的双向通信以及频率捷变。

根据可与第一到第五方面中的任一者组合的第六方面，开关装置进一步包括传感器，其经配置以检测致动且区分围绕致动轴的旋转致动与沿致动轴的致动。两种操作类型可导致产生不同控制命令。换句话说，开关提供用于将致动操作转变成多个动作。在一个实施例中，所述动作为控制信号（优选为无线控制信号）的发射，且平移移动导致与旋转移动不同的动作。举例来说，平移移动可导致开/关或来回切换命令的发射，且旋转移动导致调亮/调暗操作，其取决于旋转的CW/CCW方向。两种类型的移动的组合可提供另外的控制操作。用以区分所述操作的电子装置可以多种不同形式提供，例如接头、二极管、传感器。在另一实施例中，所述一个或多个致动可导致包括以下各项的群组中的一个或者多个操作：测量、计算、存储、物理指示、物理致动和通信。

另外，开关装置可提供用于设施和/或整个建筑物的管理。

根据可与第一到第六方面中的任一者组合的第七方面，移动装置具备至少一个突起，其经配置以啮合在驱动单元的凹入部分中。藉此，移动装置可响应于驱动单元的特定运动而开始运动，使得驱动单元的相当量运动提供移动装置的相当量动能。可将凹入部分提供为齿轮的一部分。能量采集器可经配置以将移动装置的动能转换成用于开关装置的操作的电能。所述突起可具备相对于指向驱动单元的方向的x轴对称的形状，所述x轴与移动装置沿其进行平移移动的y轴正交，且x轴与驱动单元经致动而围绕其旋转的z轴正交。可以条、突出肋状物或缘边等形式提供所述突起，其对称轴与界定零位置的轴重合。移动装置的相应几何形状可由T轮廓描述，T的上部条悬挂在位置返回装置之间，且突起与所述上部条正交布置。驱动单元可具备相对于z轴对称的形状，使得移动装置通过驱动单元以独立于由用户致动的驱动单元围绕z轴的旋转方向且还独立于可由用户致动的致动装置的任何线性平移方向的相同方式开始运动。并且，不仅旋转，而且线性致动也可导致围绕致动轴的旋转以及驱动单元的旋转。

并且，凹入部分可具有相对于经过零位置的轴以及驱动单元的致动轴的对称形状，使得当致动装置由用户旋转时移动装置以相同方式在相应的平移方向上开始运动。其后，移动装置可在两个平移方向上移动，其中运动可为振荡，且此振荡可独立于致动装置的确切位置。藉此，可独立于用户的致动类型而将能量提供到开关装置。

根据可与第一到第七方面中的任一者组合的第八方面，耦合到移动装置的位置返回装置包括一个或多个机械元件，其中所述机械元件提供抵消驱动单元的相应旋转运动的力。藉此，可提供机电布置，其确保当不存在用户的致动时，移动装置总是到达零位置且停留在零位置中。在一个实施例中，提供位置返回装置以用于一旦移动装置已通过驱动单元而开始运动，就以恢复力小于移动装置的惯性力的方式使移动装置朝零位置返回。因此，在某一长度的时间周期内，可将移动装置的动能转换成电能，这是因为移动装置在某一长度的时间内保持移动。在另一实施例中，提供位置返回装置以用于以恢复力大于移动装置的惯性力的方式使移动装置朝零位置返回，且因此移动装置立即且快速地返回到零位置。因此，优选地导致（直接或间接地，经由另一动能耦合）电磁场的变化的移动装置返回到其零位置的动能可转换为电能。藉此，预期移动速度与电磁场的变化速度成比例，因此又与可激发的能量的量成比例。有利地，位置返回装置包括一个或多个弹性机械元件。可以一个或多个弹簧（尤其是拉伸弹簧）的形式提供位置返回装置。位置返回装置可在移动装置的两个相对端处耦合到移动装置。或者，位置返回装置仅在一端或一个部分处耦合到移动装置以用于使位置返回装置耦合到移动装置。

根据可与第一到第八方面中的任一者组合的第九方面，能量采集器包括布置在移动装置处的磁性块和磁性块相对于其移动的至少一个传导元件（例如，产生器线圈）。这便于实现紧凑布置，且还提供移动装置的某一质量，从而确保惯性力和某一量的动能。另外，不需要其它的移动部分或振荡组件，这是因为导致电磁场变化的移动装置的动能可直接在传导元件中转换成电能。移动装置至少在很大程度上还可用磁性块构成。

根据可与第一到第九方面中的任一者组合的第十方面，移动装置支撑在类似于导杆、引导接头或滑动件等的引导物中，所述引导物与驱动单元的旋转轴正交延伸，使得当致动装置由用户旋转时，移动装置在平移方向上移动，且能量采集器包括提供在移动装置上的机架部分。这确保了移动装置沿所界定的平移轴移动，且无能量会因为移动装置的任何不受控横向运动而耗散。另外，能量采集器可包括产生器，所述产生器依赖于移动装置的运动而通过机架部分围绕产生器轴致动。齿轮可布置在产生器处，且机架部分可啮合齿轮。

此外，上文所提到的目标中的至少一者是通过根据权利要求12中所述的用于提供能量的方法来实现的。

因此，用于通过提供在开关装置内的电磁布置来向开关装置提供用于开关装置的无线操作的能量的方法包括以下步骤：响应于用户对开关装置的致动装置的操作，致动与致动装置机械交互的驱动单元；以及响应于驱动单元的致动，使啮合驱动单元的移动装置开始运动；以及响应于移动装置的运动，通过移动装置相对于能量采集器的相对移动来采集用于开关装置的无线操作的能量；以及通过位置返回装置来将移动装置相对于所界定的零位置重复地重新定位。这确保了对用户输入作出反应，通过动能或机械能的直接转换将电能提供到开关装置。

根据一个方面，在所述移动装置正在移动时，通过所述移动装置致动所述能量采集器，且通过所述能量采集器将所述移动装置的动能转换成电能。在驱动单元的操作期间，可不断地使移动装置返回到零位置，只要提供动能即可。依赖于移动装置的致动，可通过移动装置来使能量采集器相对于能量采集器的零位置移动。藉此，可确保移动装置的大量动能可被利用以用于将电能提供到开关装置。可基于多个开关装置的网络内的开关装置所发射的命令来提供用于电力控制的开关装置。可通过经配置以使振荡装置与两个振荡方向相反地返回的位置返回装置来使移动装置不断地返回到零位置，使得开关装置可由用户基于至少两个不同用户命令（相应为用户输入）而操作。

下文界定进一步有利实施例。

附图说明

现在将参考附图，以实例方式基于实施例来描述本发明，其中：

图1展示本发明可应用于的开关装置的示意图，其提供为可在平移方向和围绕致动轴的旋转两者上致动的旋钮形式；

图2展示本发明可应用于的用于与驱动单元且与移动装置交互的致动装置的机构的示意图，且其可提供用于根据本发明的开关装置的多个主组件；

图3展示用于在开关装置中产生能量的机构的第一实施例，其中驱动单元与移动装置交互以便使移动装置沿平移轴开始运动，且能量由机械耦合到移动装置的能量采集器激发；

图4展示用于在开关装置中产生能量的机构的第二实施例，其中驱动单元与移动装置交互以便使移动装置沿平移轴开始运动，且能量由电耦合到移动装置的能量采集器激发；

图5展示用于在开关装置中产生能量的机构的第三实施例，其中驱动单元与移动装置交互以便使移动装置围绕旋转轴开始运动，且能量由耦合到移动装置的旋转轴的能量采集器激发；以及

图6展示用于在开关装置中产生能量的机构的第四实施例。

具体实施方式

现在将基于与移动装置机械交互以提供可转换成电能的动能的驱动单元来描述本发明的各种实施例。当然，本发明可用于其它形式的能量转换，或能量转换的辅助步骤。对于技术人员来说不言自明的是，图中所展示的驱动单元与移动装置的交互可适合于由用户致动的致动装置的多种不同类型的运动。

移动装置可定位于驱动单元与能量采集器之间，或其还可包含能量采集器的组件。当然，用于其它应用和其它测量参数也是可能的。

图1展示本发明可应用于的开关装置的示意性俯视图，其提供为可在平移方向和围绕致动轴的旋转两者上致动的旋钮形式。开关装置具备在开关装置内布置在装置表面11后面的机械阻挡装置12。致动装置20a经配置以在致动装置20a被按压且在与z方向相对的方向上移动时与机械阻挡装置12啮合。这可通过致动装置20a的对应于机械阻挡装置12的类似结构化外轮廓的结构化内轮廓22来实现。

图2展示支撑在致动轴21周围且连接到该致动轴的致动装置20a的横截面侧视图，其中将致动装置20a提供为开关装置的组件，此处开关装置外壳由装置表面11和多个内壁13、14指示。致动装置20a包括轴杆24，其支撑在壁13、14中的至少一者中。致动装置20a经配置以在围绕致动轴21的旋转方向上且在平移方向上致动，藉此平移方向对应于与坐标系的z轴相对的方向，坐标系通过其x-y平面界定开关装置的表面，其中x轴面向左侧以及y轴背对可观看图2的观看方向。z轴垂直向上。当在平移方向（对应于与z轴相对的方向）上致动致动装置20a时，为了防止致动装置20a的旋转移动，开关装置具备在开关装置内布置在装置表面11后面的机械阻挡装置12。致动装置20a经配置以在致动装置20a被按压且在与z方向相对的方向上移动时与机械阻挡装置12啮合。机械阻挡装置12可为开关装置的内壁的一部分。

更具体地说，致动装置20a进一步包括螺纹25，其用于确保驱动单元20可耦合到致动装置20a。明确地说，可以此方式提供螺纹25使得当致动装置20a沿其致动轴21被按压时，驱动单元20围绕Z轴旋转且同时相对于开关装置的小体11、13、14保持就位。可防止驱动单元20在Z方向上沿致动轴21移动，尤其是通过内壁14以及部分20上方的壁。在沿致动轴21的致动期间，致动装置20a在小体处（尤其在内壁14处）与凹入12啮合。这确保了机构12、22防止响应于推动动作的按钮旋转。为了确保致动装置20a与驱动单元20之间的适当耦合，驱动单元20也可具备内螺纹。并且，另一类型的形状可在轴杆21和20上，以将平移变换为旋转。20上的销31位于21上的凹槽中也是可能的。当已被按压且在与z方向相对的方向上移动时，可使致动装置20a返回到零位置，尤其是通过可以强弹簧的形式提供的弹性元件50，从而还防止致动装置20a在旋转期间被无意按压。可以围绕轴杆24布置且布置在螺纹25与内壁中的一者（尤其是壁13）之间的弹簧的形式提供弹性元件50。换句话说，弹性元件50提供用于使致动装置20a沿平移方向（尤其沿旋转轴21）返回的位置返回布置。为了确保弹簧不会将致动装置20a推出开关装置，可在轴杆24上且在壁13后面的位置处提供阻挡元件23。在致动装置20a旋转时，驱动单元20同样可旋转，尤其是在提供互锁装置31时，例如以在旋转中啮合驱动单元20的销的形式。在驱动单元20旋转时，移动装置131、231可移动。移动装置131、231的运动可提供用于产生电能。

图3展示根据第一实施例的驱动单元120，其提供为具有凹入部分120b和突出部分120a的齿轮的形式。在图3中展示为120的此齿轮在图1中还展示为驱动单元20。明确地说，提供八个突出部分120a以及突出部分120a之间的八个凹入部分120b。具有八个突出部分不是必要的，并且更多或更少突出部分是可能的。可通过例如用户（尤其在两个旋转方向上）的力，且明确地说通过与驱动单元120交互的致动装置（如在图1中可见），使齿轮120围绕旋转轴121致动。以具有突起131的块的形式提供移动装置130，所述突起在x方向上从块朝驱动单元120突出到凹入部分120b的一者中。将移动装置130布置成使得突起131相对于y轴位于零位置，所述y轴面向可通过驱动单元120使移动装置130开始运动的方向，藉此驱动单元120的足够角度的旋转移动致使移动装置130与突出部分120a中的至少一者啮合。随着旋转移动继续，一旦从突出部分120a中的一者去啮合，移动装置130就在凹入部分120b内移动，以最终恢复零位置。为了将移动装置130自动定位于其在一个凹入部分120b中的零位置中，尤其在不存在驱动单元120的旋转时，提供位置返回装置110。以在移动装置130的相对端处提供的两个位置返回装置110a、110b的形式有利地实现位置返回装置。位置返回装置110a、110b可以定位弹簧的形式提供，其有利地经配置以在y方向上没有力施加到突起131时，将吸引力施加到移动装置130，以便使移动装置130返回到零位置。具有两个弹簧不是必要的，连接到外壳且连接到部分130的一个弹簧110a或110b也提供使部分130返回停留位置中的功能。

更具体地说，突起131和凹入部分120b可设计成使得移动装置130可仅在驱动单元120旋转时移动。或者，突起131和凹入部分120b可设计成使得还可在驱动单元120不旋转的情况下实现移动装置130的运动（至少在某一程度上）。这可提供在仅存在小角度的旋转的情况下也产生能量的优点，因为当突起啮合在凹入部分120b的一者中且保持在凹入部分120b的一者内时，移动装置130可在某一程度上振荡。另外，移动装置130具备机架部分132，尤其在移动装置130的与突起131从移动装置130突出的那侧相对的侧表面上。就是说，可在背对x方向的一侧提供机架部分132。为了产生用于开关装置的能量，提供经配置以围绕产生器轴141旋转的产生器装置140。产生器装置140具有啮合元件140a，其经配置以与机架部分132交互。有利地，以齿轮的形式提供啮合元件140a。可通过将机械能（相应为动能）转换成电能来产生用于开关装置的能量，这可由能量采集器完成。根据图3的实施例，能量采集器可包括产生器装置140和机架部分132以及两个定位装置110a、110b。为了更准确地控制驱动单元120在围绕z轴的旋转中的位置，可添加被迫进入凹入部分120b中的力（例如，弹簧或弹性部件151）加载轮150。可通过将轮连接到杠杆152来控制所述轮的位置，或者线性引导也是可能的。通过添加轮150，结构化的内轮廓22的位置与机械阻挡装置12将更好地彼此对准。需要较少的插入部分，从而导致相同性能需要较小的体积和冲程。

作为另一选择，可通过替代耦合来实现移动装置130与产生器装置140之间的机械耦合。当然，机架部分132可能仅为可能的机电布置中的一者。

图4基本上展示根据第二实施例的具有与图3中所示配置类似的配置的驱动单元，但相对于能量采集器存在差异。图4展示以具有凹入部分220b和突出部分220a的齿轮的形式提供的驱动单元220。明确地说，提供八个突出部分220a以及突出部分220a之间的八个凹入部分220b。可通过例如用户（尤其在两个旋转方向上）的力，且明确地说通过与驱动单元220交互的致动装置（未图示），使齿轮220围绕旋转轴221致动。以具有突起231的磁性块的形式提供移动装置230，所述突起在x方向上从磁性块朝驱动单元220突出且啮合在凹入部分220b的一者中。移动装置230布置成使得突起231相对于y轴位于零位置中，所述y轴面向驱动单元220可使移动装置230开始运动的方向。为了将移动装置230自动定位在此零位置中，尤其是在不存在驱动单元220的旋转时，在移动装置230的相对端部分处提供两个位置返回装置210a、210b。位置返回装置210a、210b可以定位弹簧的形式提供，其有利地经配置以在y方向上没有力施加到突起231时，将吸引力施加到移动装置230，以便使移动装置230返回到零位置。

更具体地说，突起231和凹入部分220b可经设计以使得移动装置230可仅在驱动单元220旋转时移动。或者，突起231和凹入部分220b可设计成使得还可在驱动单元220不旋转的情况下实现移动装置230的运动（至少在某一程度上）。这可提供在仅存在小角度的旋转的情况下也产生能量的优点，因为当突起啮合在凹入部分220b的一者中且保持在凹入部分220b的一者内时，移动装置230可在某一程度上振荡。为了产生用于开关装置的能量，提供产生器装置240，其经配置以基于移动装置230相对于产生器装置240的相对移动而产生电能。可通过将机械能（相应为动能）转换成电能来产生用于开关装置的能量，这可由能量采集器完成。明确地说，以一个或多个传导结构（例如线圈）的形式提供产生器装置240，其布置在振荡器装置230（尤其是振荡器装置230的磁性部分）周围。通过使振荡器装置230相对于线圈240移动，可在线圈中感应电流，从而为开关装置提供电能。根据图4的实施例，能量采集器可包括产生器装置240和移动装置230本身以及两个定位装置210a、210b。

图5展示根据第三实施例的驱动单元320，其提供为具有凹入部分320b和突出部分320a的一种齿轮的形式。明确地说，作为实例，提供三个突出部分320a以及突出部分320a之间的三个凹入部分320b。突出部分320a本身具有突出元件322，其进一步在径向方向上远离驱动单元320的旋转轴321而突出，且提供用于与移动装置230啮合。可通过例如用户（尤其在两个旋转方向上）的力，且明确地说通过与驱动单元320交互的致动装置（未图示），使驱动单元320围绕旋转轴321致动。以具有多个突起331的一种轮的形式提供移动装置330，所述突起在径向方向上从移动装置330的旋转轴332突出。与图3和5中所示的实施例形成对比，突起331仅与驱动单元320的突出部分320a的突出元件322啮合。就是说，当驱动单元320的凹入部分320b中的一者面向移动装置330时，驱动单元320和移动装置330不交互，且移动装置330可独立于驱动单元320而移动。移动装置330布置成使得其相对于围绕移动装置330的旋转轴341（围绕z轴）的特定旋转角度停在零位置中。为了将移动装置330自动定位在此零位置中，尤其是在不存在驱动单元320的旋转时，提供单个位置返回装置310。所述位置返回装置可在移动装置330的外边缘处提供，所述移动装置可相对于其旋转轴332对称。

更具体地说，位置返回装置310可以定位弹簧的形式提供，其有利地经配置以在没有围绕z轴（相应为旋转轴332）的扭力施加到突起331时，将吸引力施加到移动装置330，以便使移动装置330返回到零位置。为了产生用于开关装置的能量，提供产生器装置340，其经配置以基于移动装置330依据共用旋转轴341的移动而产生电能。可通过将动能转换成电能来产生用于开关装置的能量，这可由能量采集器完成。可将能量采集器提供为步进电动机。当驱动单元320使移动装置330开始运动时，耦合到移动装置330的定位装置310被迫在y方向和x方向两者上移动。因此，定位装置310可布置在轴承310a中，其允许定位装置310围绕轴承310a的旋转。明确地说，在零位置中，驱动单元320的旋转轴321、移动装置的旋转轴341以及轴承点310a可布置在一个共用轴上，即所有轴承321、341、310a彼此对齐。

图6展示根据第四实施例的驱动单元，其具有与图4中所示布置相当的布置，但以振荡元件（例如压电条）的形式提供移动装置430。移动装置430耦合到锚具440，其经由导线441接触。此处，具有参考标号420、420a、420b和421的部分对应于图4中具有参考标号220、220a、220b和221的那些部分。

总之，本发明涉及能量采集开关装置，以及用于产生用于操作开关装置的能量的方法，其中所述开关装置具备与可由用户操作的致动装置交互的驱动单元，且具备经配置以通过驱动单元开始运动的移动装置，且具备用于依靠移动装置的运动而将能量提供到开关装置的能量采集器，使得用于命令或其它操作的能量被提供到开关装置。移动装置经配置以关于所界定的零位置重复地重新定位，只要其具有动能即可，以便提供可由能量采集器转换成电能的动能。用于产生能量的这种机电装置可确保无线操作，而无需电池或任何其它种类的电力供应。

虽然已在图式和前面的描述中详细说明并描述了本发明，但此说明和描述将被视为说明性或示范性的，而不是限制性的。本发明不限于所揭示的实施例。在阅读本揭示内容后，所属领域的技术人员将明白其它修改。这些修改可涉及此项技术中已经知道且可代替于本文已经描述的特征或除本文已经描述的特征之外而使用的其它特征。明确地说，可在开关装置内提供其它可变能量转换机构，且移动装置的其它几何形状或布置可提供紧凑且高效的开关装置。

所属领域的技术人员通过对图式、揭示内容和所附权利要求书的研究可理解并实行对所揭示实施例的变化。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，且不定冠词“一”或“一个”不排除多个元件或步骤。在相互不同的附属权利要求中陈述某些措施的不争事实并不指示这些措施的组合无法有利地加以利用。

权利要求书中的任何参考标志不应被解释为限制其范围。

Claims (13)

1. 一种开关装置（10），其包括：

a）驱动单元（120；220；320），其经配置以与可由外力操作且在所述开关装置处提供的致动装置（20a）交互；

b）移动装置（130；230；330），其经配置以通过所述驱动单元开始运动；

c）能量采集器（132，140a；230，240；330，340），其与所述移动装置耦合；

d）位置返回装置（110a，110b；210a，210b；310），其与所述移动装置耦合；并且

e）其中所述移动装置经配置以由所述位置返回装置相对于所界定的零位置重新定位。

2. 根据权利要求1所述的开关装置，其中所述致动装置可在围绕致动轴（21）的两个旋转方向上操作，其中所述驱动单元以同一方式与所述移动装置啮合。

3. 根据权利要求1或2所述的开关装置，其中所述致动装置可围绕所述致动装置的致动轴（21）且在沿所述致动轴（21）的平移方向上操作。

4. 根据权利要求1到3中任一权利要求所述的开关装置，其中所述致动装置具备螺纹（25），其经配置以使所述驱动单元与所述致动装置连接。

5. 根据权利要求1到4中任一权利要求所述的开关装置，其中所述致动装置具备轴杆（24），其沿所述致动装置（20a）的致动轴延伸，且可移动地布置在所述开关装置的小体（11、13、14）内，且其中在所述致动装置与所述小体之间的所述轴杆处提供弹性元件（50）。

6. 根据权利要求1到5中任一权利要求所述的开关装置，其中所述致动装置弹性地布置在所述开关装置的小体（11、13、14）内，且其中在所述致动装置处提供阻挡元件（23）。

7. 根据权利要求1到6中任一权利要求所述的开关装置，其中所述开关装置进一步包括传感器，其经配置以检测致动，且区分围绕致动轴（21）的旋转致动与沿所述致动轴的致动。

8. 根据权利要求1到7中任一权利要求所述的开关装置，其中所述移动装置具备至少一个突起（131；231；331），其经配置以啮合在所述驱动单元的凹入部分（120b；220b；320b）中。

9. 根据权利要求1到8中任一权利要求所述的开关装置，其中耦合到所述移动装置的所述位置返回装置包括一个或多个机械元件。

10. 根据权利要求1到9中任一权利要求所述的开关装置，其中所述能量采集器包括布置在所述移动装置处的磁性块以及至少一个传导元件，所述移动装置相对于该传导元件移动。

11. 根据权利要求1到10中任一权利要求所述的开关装置，其中所述移动装置支撑在与所述驱动单元的旋转轴（121；221；321）正交地延伸的引导物中，且所述能量采集器包括提供在所述移动装置上的机架部分（132）。

12. 一种用于通过提供在所述开关装置内的机电布置来将能量提供到开关装置（10）以用于所述开关装置的无线操作的方法，所述方法包括：

a）响应于用户对所述开关装置的致动装置（20a）的操作，致动与所述致动装置机械交互的驱动单元（120；220；320）；

b）响应于所述驱动单元的致动，使啮合所述驱动单元的移动装置（130；230；330）开始运动；

c）响应于所述移动装置的所述运动，通过所述移动装置相对于能量采集器（132，140a；230，240；330；340）的相对移动来采集用于所述开关装置的无线操作的能量；以及

d）通过位置返回装置（110a，110b；210a；210b；310）使所述移动装置相对于所界定的零位置重复地重新定位。

13. 根据权利要求12所述的方法，其中在所述移动装置正在移动时，通过所述移动装置致动所述能量采集器，且通过所述能量采集器将所述移动装置的动能转换成电能。