CN105075080A - 感应发电器和在使用感应发电器时用于生成电流的方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种感应发电器(200；301)，其具有用于产生永磁场的磁体机构(204；304)、呈环形的线圈(206；306)、弹簧元件(228；328)和被永磁场穿过的空气通道(212；312)，其中，磁体机构(204；304)包括第一极区段(208；308)、第二极区段(210；310)和布置在第一极区段(208；308)与第二极区段(210；310)之间的磁体(214；314)，线圈(206；306)与弹簧元件(228；328)连接，并且可运动地布置在空气通道(212；312)中，并且弹簧元件(228；328)构造用于响应于线圈(206；306)的偏置地引起线圈(206；306)在空气通道(212；312)内横向于在空气通道(212；312)里面的永磁场的磁通量(222；322)的振荡运动(224)，其特征在于，空气通道(212；312)具有环形形状，并且构造用于全面地接收呈环形的线圈(206；306)。

Description

感应发电器和在使用感应发电器时用于生成电流的方法

技术领域

本发明涉及一种感应发电器和一种在使用感应发电器时用于生成电流的方法。

背景技术

已经公知的例如在无线开关中使用的电磁式的能量转换器基本上总是利用同一原理。通过具有恒磁体的磁体系统的运动或者磁芯本身的运动造成在磁路中突然的磁通量变化，由此，借助感应在静止地位于磁芯上的线圈中产生了电能。在切换过程期间，系统通常利用了对磁路的完整的磁性换极。

DE10112072A1公开了一种具有操作器件的开关元件，该操作器件经由杠杆机构以如下方式与开关元件的能量转换器有效连接，即，操作器件的运动可以传递到能量转换器上。由此，能量转换器将投入用来操作操作器件的机械能中的至少一部分转换为电能。

发明内容

在该背景下，根据独立权利要求提出了一种经改进的感应发电器和一种用于生成电流的改进的方法。有利的设计方案从从属权利要求和随后的描述中得到。

关于感应发电器，从如下关系中计算电能：

E_e＝E_m-E_v

E_v＝E_vm+E_vmg+E_ve

在此适用的是：

E_e＝电能

E_m＝机械能

E_v＝损耗能量

E_vm＝机械损耗能量

E_vmg＝磁损耗能量

E_ve＝电损耗能量

除了如下事实以外，即，当针对能量转变，发电器的线圈代替明显更重的磁体系统运动时，感应发电器的功率可以明显得到改善，如下认识尤为重要，即，当为了产生电流，将尽可能大部分的线圈的绕组周边暴露于磁场时，感应发电器的效率还可以很大程度上得到改善。例如，将所有的、几乎所有的、大于四分之三或大于三分之二的线圈的绕组周边暴露于磁场。因此也就可以实现有效减少在绕组区域中的阻抗损耗并且进而实现更好的能量输出。利用在此提出的设计方案可以将如下两种情况以组合的方式实施，即，线圈代替磁体系统运动以及线圈尽可能全面地遍布磁场，并且实现高效的感应发电器。

根据在此提出的发明的实施形式设计的感应发电器例如适用于应用在具有扁平的结构形式的器具中，例如无线墙壁开关，如灯光开关或类似的安装式开关，其中，操作方向应该垂直于结构指向。在在此提出的设计方案中也就可以取消力导入的附加的机械转向。因此可以实现进一步的效率提高。

如下关系适用于动能或运动能：

E_kin.＝0.5×m×v²

在此适用的是：

E_kin.＝动能

m＝质量

v＝速度

发电器的电能如下进行计算：

E_el.＝U²×t/R

在此适用的是：

E_el.＝电能

U＝电压

t＝时间

R＝电阻

v≈U

因此更有意义的是，投入对速度或电压的提高来代替对质量或时间的提高，尤其考虑到如下事实，即，由于自然条件，对铁磁路中的磁通量密度的静磁性的提升仅能够实现至一定的度，这是因为最好的软磁性的材料也仅可以完成大致2.4T的最大的磁通量密度。明显想要达到的是，将磁通量密度或磁场保持得尽可能的高；基于成本的原因，磁通量密度例如可以选定在1.8至2.0T的范围内(Fe、FeSi)。线圈阻抗的减少可以额外地有利促进能量获取。

根据本发明的实施形式，在电磁式的能量转换中，通过如下方式可以决定性地对效率进行改进，即，取消铁磁路的相对重的元件，亦即，磁体元件或磁芯，在短的行程上尽可能快地加速，并且在循环结束时尽可能快地制动。

利用在此提出的设计方案，现在可以转化最大部分的否则在冲撞中未被利用地消耗掉的能量。附加地，可以减少噪音生成，并且延长发电器的使用寿命。在这里提出的感应发电器的高效率尤其是归因于如下事实，即，不再需要用于加速相对来说难以运动的磁体系统的力。作为辅助效果，也消除了在对可运动的部件线性支承中的机械损耗以及由于相对来说低的固有频率导致的如下的危险，即，系统在与结合实际的震动频谱中处于不期望的谐振的状态下并且产生能量，这在无线开关中可能导致产生不期望的无线信号。

根据在此提出的情况成为多余的是，对与感应线圈共同作用的磁芯或线圈芯完全换极。这样就不必遭受或仅遭受很小的磁损耗。根据本发明的实施形式设计的感应发电器不需要减小效率的传动装置，并且不具有在机械上容易发生故障的复杂的结构。

根据在此提出的设计方案设计的感应发电器，可以将例如对于自给式的无线系统是重要的最佳的机电式的能量转换器的所有标准集于一体。属于此的有结构空间小、能量密度高、效率高、激活行程短、激活力小、噪音生成少、能量大小尽可能恒定、与操作速度无关的性能、相对于温度变化的稳定性、机械稳定性以及制造成本少。

所述的情况满足了如下自给式的无线系统的越来越高的需求，这些自给式的无线系统能够以高的发射功率和多次重复性实现昂贵的无线协议，如KNXRF、ZigBe、BluetoothLowEnergy或W-LAN。这只有利用性能极为卓越的发电器(0.7至2mW)才能够实现。将所公知的能量转换器的简单的变大在此不是主要目标，这是因为由于继续提升的操作力和规格以及增加的噪音生成，所以将这种系统的可操纵性被排除在外或非常困难。随后描述的感应发电器可以用于这种在结构形状小的情况下需要大的能量输出的应用领域。

一种感应发电器，其具有用于产生永磁场的磁体机构、呈环形的线圈、弹簧元件和被永磁场穿过的空气通道，其中，磁体机构包括第一极区段、第二极区段和布置在第一极区段与第二极区段之间的磁体，线圈与弹簧元件连接，并且可运动地布置在空气通道中，并且弹簧元件构造用于响应于线圈的偏置地引起线圈在空气通道内的横向于在空气通道里面的永磁场的磁通量的振荡运动，其特征在于，空气通道具有环形形状，并且构造用于全面地接收呈环形的线圈。

感应发电器或者说电发生器指的是构造用于借助电磁感应产生电流或电压的设备。此类的感应发电器例如可以结合例如用于接通和关闭照明装置的自给式的无线开关使用。磁体机构的部件例如可以具有铁、钴、镍或铁氧体或由这些金属的多个构成的合金，并且构造用于形成静态的磁场、永磁场。磁体机构可以一件式地形成，从而第一极区段、第二极区段和位于它们之间的磁体在外部不会形成磁体机构的可辨认的各个区域。这些区域之间的过渡在此可以是畅通无阻的，其中，第一或第二极区段可以形成北极，相应另一极区段可以形成磁体机构的南极。磁体的各一半可以配属于磁体机构的北极区域和南极区域。

替选地，磁体机构也可以多件式地形成。根据该实施形式，磁体可以构造为独立的具有北极和南极的恒磁体或者说永磁体。第一和第二极区段例如可以由各一个极片(polschuh)形成，其中，其中一个极片与磁体的南极邻接地布置，而另一极片可以与磁体的北极邻接地布置。极片可以由具有高的导磁性的材料，例如铁制成。极片可以通过磁体的相应邻接的极的极性进行磁化，并且磁体的磁场线可以以限定的形式出现。尤其地，第一和第二极区段可以具有不同的大小和形状。

此外，空气通道的环形形状可以呈圆形或有棱角地，例如呈矩形、呈三角形或呈四边形地延伸。空气通道可以具有底部、内壁和与内壁对置的外壁。空气通道的底部可以平行于感应发电器的由第一极区段形成的基本面地延伸。空气通道可以向上敞开，或者通过通道覆盖件覆盖。空气通道的横截面可以持续地保持相同。永磁场的磁通量(根据磁体的极性)可以从空气通道的内壁向外壁延伸，或者相反地从空气通道的外壁向内壁延伸。

呈环形的线圈可以是由一个或多个电导体(例如铜丝)构成的绕组。尤其地，(匹配于空气通道的规格的)线圈的环形形状的成型可以相应于呈环形的空气通道的环形形状，从而使线圈优选可以均等地，与空气通道的壁和底部间隔开地布置在该空气通道中。呈环形的线圈可以如下这样地与弹簧元件连接，即，呈环形的线圈能垂直于其绕组平面偏置地支承在空气通道中。呈环形的线圈的偏置可以通过感应发电器的偏置器件实现，以便猛烈地发出线圈的能够通过弹簧元件实现的振荡运动。振荡运动可以指的是阻尼振动，其强度依赖于特别的结构和/或弹簧元件的特别的弹簧力地随着时间减弱，并且最终逐渐消失。经由线圈的横向于永磁场的磁通量实现的振动可以在形成线圈的导体中产生电流量。尤其地，呈环形的线圈可以无芯地构成。换言之，线圈的绕组可以在线圈绕组载体上实施，其中，以如下方式设计线圈绕组载体，即，可保持的或稳定的绕组可以用于构成呈环形的线圈。线圈绕组载体可以优选由框架元件构成，框架元件其自身可以一件式或多件式地成形。以该方式可以实施具有特别小的重量的线圈。由此得到的优点在于，线圈可以与仅很小的阻力相抗地非常快速地从静止位置转移至振动中，并且振动自身可以具有非常高的频率。因此，感应发电器的效率可以得到改进。可以使用一个或多个弹簧元件，它们对线圈承载并且能够实现线圈的振荡运动。弹簧元件可以包括一个或多个适当地实施的弹簧，例如弯曲弹簧、拉伸弹簧或压缩弹簧。弹簧元件可以构造用于承载线圈，并且能够实现线圈的振荡运动。

根据感应发电器的实施形式，空气通道可以通过至少两个相对置的壁区域限界，其中，其中一个壁区域可以由第一极区段的壁区段构造，而另一壁区域可以由第二极区段的侧面构造。为此，第一极区段、磁体和第二极区段可以以形成堆垛的方式上下叠置地布置，其中，此外，第一极区段优选可以形成感应发电器的底部元件或基本元件。根据磁体机构的优选的设计方案，要么第一极区段的壁区段可以构成空气通道的内壁，并且第二极区段的壁区段可以构成空气通道的外壁，要么相反地，第一极区段的壁区段可以构成空气通道的外壁，并且第二极区段的壁区段可以构成空气通道的内壁。

例如，第一极区段可以成形为锅形件，用以接收磁体和第二极区段，其中，第一极区段的壁区段由呈锅形的第一极区段的环绕的外边缘区域构成。为了形成锅形件，第一极区段的环绕的外边缘区域可以以凸缘(Krempe)的形式如下这样地进行翻卷，即，被翻卷的区域垂直于第一极区段的剩余区域地延伸，其中，指向感应发电器的中间的或径向向内指向的壁区段形成空气通道的外壁。相应地，布置在锅形件里面的第二极区段的侧面可以形成空气通道的平行于外壁延伸的内壁。侧面在此径向向外指向。该实施形式具有如下优点，即，相对于感应发电器的外部区域良好地保护磁体。

替选地，磁体机构可以呈环形地构成，其中，第一极区段成形为轮毂状的环形接收部，用以接收磁体和第二极区段。第一极区段的壁区段在此由第一极区段的柱体状的中间区域构成。被翻卷的区域又可以垂直于第一极区段的剩余区域地延伸，其中，然而，被翻卷的区域或壁区段在此形成空气通道的内壁。剩余区域成形为用于接收呈环形的磁体和呈环形的第二极区段的撑托面。相应地，呈环形的、放置到柱体状的中间区域上的第二极区段的内表面可以形成空气通道的外壁。例如，磁体机构可以构造为呈圆形的环形件。通过使用环形磁体可以特别廉价地制成感应发电器，这是因为为此可以动用廉价的材料。

尤其地，第一极区段的柱体状的中间区域从围住中间区域的剩余区域起可以具有相应于磁体和第二极区段的材料厚度的高度。换言之，磁体机构可以在于，使第一和第二极区段的朝相同方向指向的自由表面侧处于共同的平面中，由此可以提供具有最大的撑托表面或贴靠表面的平坦或平整的撑托面。此外，因此两个极区段可以形成有利于成形的壳体，用以保护线圈和磁体机构。

呈环形的线圈的绕组可以沿空气通道延伸。因此，线圈的导体可以平行或几乎平行于空气通道的底部地延伸。因此，可以以简单的方式确保，导体总是横向于永磁场的磁通量地布置，并且可以在该导体中感应出电压。

此外，弹簧元件可以构造用于使线圈引起沿线圈的中间轴线的振荡运动。线圈的绕组绕线圈的中间轴线延伸，从而中间轴线可以与线圈的包围绕组的绕组平面正交地取向。相应地，呈环形的线圈可以平行或几乎平行于空气通道壁地，并且与磁通量成直角地，以交替的方式较深地沉入到空气通道中并且又从中向回跃起，而不用在振荡期间的任何时间点上离开永磁场的磁通量。因此，可以通过振荡运动以简单的方式在线圈绕组中感应出最大的电压。

尤其地，永磁场可以形成环状的磁场回路，该磁场回路的磁通量横穿第一极区段与第二极区段之间的空气通道。由此，线圈可以全面被磁场穿过。

根据感应发电器的替选的实施形式，空气通道可以通过至少两个相对置的壁区域限界，其中，其中一个壁区域可以由磁体机构的壁区段构成，而另一壁区域可以由与磁体机构对置地布置的磁通量导体的壁区段构成。为此，第一极区段、磁体和第二极区段可以以形成堆垛的方式上下叠置地布置，其中，该堆垛机构的侧面可以形成磁体机构的壁区段。磁通量导体可以是感应发电器的组成部分，并且例如具有铁、钴、镍或铁氧体或由这些金属的多个构成的合金，并且构造用于将由磁体机构产生的永磁场的一部分从一个极区段引导至另一极区段。根据感应发电器的优选的设计方案，要么磁体机构的壁区段可以构成空气通道的内壁，并且磁通量导体的壁区段可以构成空气通道的外壁，要么相反地，磁体机构的壁区段可以构成空气通道的外壁，并且磁通量导体的壁区段可以构成空气通道的内壁。首先提到的设计方案基于更紧凑的设计可能性，与最后提到的设计方案相比是特别优选的。

针对本发明，从感应发电器的中心或中间起，沿这个感应发电器的径向方向，靠近中间的区段被理解为内部，在径向上与中间进一步间隔开的区域被理解为外部。

尤其地，沿堆垛机构的其中一个堆叠轴线平行地延伸的方向，磁通量导体可以具有相应于磁体、第一极区段和第二极区段的材料厚度的外尺寸。因此，第一和第二极区段分别可以与磁通量导体的端部区域对置地布置，其中，永磁场的由磁通量导体传导的部分可以依赖于磁体的极性地被两个端部区域的其中一个接收，经由位于它们之间的中间区域向两个端部区域的另一个传导，并且又在该另一端部区域处送出。

优选地，磁体机构和磁通量导体呈环形地构成。例如，磁体机构和磁通量导体可以构造为呈圆形的环形件。通过使用环形磁体和环形磁通量导体可以特别廉价地制成感应发电器，这是因为为此可以用到廉价的材料。

此外优选地，呈环形的线圈具有两个彼此间隔开的、由至少一个绕组体(例如绕组丝)构成的互相反向延伸的绕组，其中，其中一个绕组能以振荡的方式横向于永磁场的在两个极区段的其中一个与磁通量导体之间的磁通量运动，而另一绕组能以振荡的方式横向于永磁场的在两个极区段的另一个与磁通量导体之间的磁通量运动。优选地，两个绕组布置在共同的线圈载体上，线圈载体针对两个绕组的每一个都具有绕组区域，其中，两个绕组区域经由至少一个绕组体转向器彼此连接。相应的绕组区域优选通过绕组通道成形，其中，绕组体转向器由连接绕组通道的中间通道构成。中间通道在此成形为沿线圈载体的周向指向的贴靠面区段，绕组体可以贴靠到该贴靠面区段上用以使缠绕方向朝另一互相反向的缠绕方向转向。呈环形的线圈因此可以具有彼此作用连接的右旋和左旋的绕组，而另外优选地由一个绕组体构成。由此，永磁场的在磁体机构与磁通量导体之间相反指向的磁通量同时用来产生感应电压，由此提高了效率。

根据感应发电器的实施形式，该感应发电器具有载体结构，用以承载磁体机构和弹簧元件，其中，弹簧元件的端部可以借助载体结构位置固定地保持住。在此，磁体机构与承载机构的连接部可以直接或间接地(例如经由第一极区段)构成。载体结构可以指的是感应发电器的元件，经由该元件，感应发电器一方面可以固定在壳体中，而另一方面可以导出由感应发电器产生的电流。载体结构例如可以由塑料制成并且构造用于嵌入线圈磁体系统机构的侧区域中。线圈可以通过弹簧元件相对于载体结构和进而相对于永磁场可运动地支承。该实施形式具有的优点在于，尤其可以使用相对重的磁体静止地用于产生电流，由此可以最小化噪音生成，并且可以延长感应发电器的使用寿命。同样地，感应发电器的结构大小可以变得更小，这是因为壳体或载体结构不必承受由于对重的磁体加速而导致的负载。

作为对此替选地，载体结构可以至少设定用于承载弹簧元件和磁通量导体，其中，弹簧元件的端部可以借助载体结构位置固定地保持住。另外优选地，载体结构可以呈环形地设计，其中，呈环形的线圈磁体系统机构能接收在载体结构的中间区域中，并且呈环形的线圈可以能偏置或能振荡地仅由弹簧元件的端部保持住。线圈因此可以通过弹簧元件相对于载体结构和进而相对于永磁场可运动地支承。在此，载体结构可以以夹紧方式承载呈环形的磁通量导体。这例如可以经由载体结构的中间区域中的磁通量导体的压配合来实现。替选地或补充地，磁通量导体可以经由一个或多个承载元件(如例如承载凸鼻)被载体结构承载。此外替选地或附加地，磁通量导体可以经由粘贴连接被载体结构承载。此外替选地，磁通量导体可以经由螺栓螺纹固定在载体结构上。此外替选地，载体结构本身可以在与线圈对置的区域内成形磁通量导体。载体结构例如可以由塑料制成，其中，载体结构的成形为磁通量导体的区段具有传导永磁场的磁通量的元件。载体结构的成形磁通量导体的区段在此可以完全由传导磁通量的元件构成，并且与载体结构的其他塑料结构连接。作为对此替选地，载体结构的成形磁通量导体的区段可以由塑料成形，在该塑料中埋入、整合有引导磁通量的元件，或者在该塑料上施加这些元件。该实施形式同样具有前面提到的优点。

优选地，呈环形的载体结构在径向方向上具有用于承载磁通量导体的第一承载圈和在与之径向外部邻接的用于与弹簧元件的端部贴靠的第二承载圈，其中，沿载体结构的与径向方向正交的中间轴线，第一承载圈比第二承载圈构造得更窄。由此，一方面可以提供磁通量导体在线圈上的紧密的布置，以及另一方面可以提供针对弹簧元件的沿径向方向延伸的大的振动区域。

另外优选地，第二承载圈具有中断的环形段，其在径向上使第一承载圈暴露出来。由此可以提供操作区域，操作元件可以从载体结构的中间区域起伸入到操作区域中，用以偏置线圈。

此外优选地，第二承载圈在环形节段中具有沿相对于径向方向正交的中间轴线延伸的缺口，该缺口从载体结构的一个表面侧达到相对置的表面侧。由此可以在表面侧之间提供连接，该连接例如可以用于导通线圈磁体系统机构的电接触部，该电接触部用来仅从一个表面侧电接触该线圈磁体系统机构。

优选地，载体结构在径向方向上具有与第二承载圈径向外部邻接的封闭圈，沿相对于径向方向正交的中间轴线，封闭圈比第二承载圈构造得更宽。由此可以提供围住弹簧元件的表面和用于保护线圈磁体系统机构的壳体。

另外优选地，载体结构相对于载体结构的径向延伸的中间平面对称地构成。载体结构可以由此被更简单地手操控，这是因为两个相互间对置的、沿载体结构的中间轴线方向指向的表面侧中的每一个都可以用作用于感应发电器的上侧或下侧。

优选地，载体结构具有承载元件，用以承载磁体机构，其中，承载元件在径向上从第二承载圈或从封闭圈至少延伸到载体结构的中间区域。另外优选地，承载元件与载体结构例如借助注塑法一体式地成形。作为对此替选地，承载元件可以固定在载体结构上，或者此外替选地贴靠在载体结构上。优选地，承载元件构造有针对载体结构的底部，该底部至少设定用于覆盖载体结构的中间区域和第一承载圈，线圈磁体系统机构能接收在该中间区域中。由此可以确保对线圈磁体系统机构的保护。作为对此替选地，承载元件可以附加地设定用于覆盖第二承载圈或封闭圈。由此可以实现将载体结构更简单地贴靠在承载元件上。

优选地，载体结构具有至少一个接触元件，用以电接触能接收在载体结构中的线圈磁体系统机构，其中，接触元件可以与用电器联接。每个消耗由线圈磁体系统机构产生的能量的装置都视为用电器。另外优选地，接触元件构造有针对载体结构的覆盖元件，其中，覆盖元件至少设定用于覆盖载体结构的中间区域和第一承载圈。作为对此替选地，覆盖元件可以设定用于覆盖第二承载圈或封闭圈。此外替选地，接触元件优选可以构造有像之前描述的那样的承载元件，或者与这种承载元件一起使用。后者能够实现将线圈磁体系统机构封装在载体结构中，由此可以实现对更好的保护。

优选地，线圈具有线圈载体，线圈载体与弹簧元件的与该弹簧元件的被保持的端部对置的自由端部连接。线圈载体可以优选直接或替选地经由至少一个另外的元件与弹簧元件的自由端部连接。因此，弹簧元件的弹簧力可以经由线圈载体损耗少地并且均等地传递到线圈上。该实施形式同时能够更简单地实现将在线圈中产生的电流进一步传导到弹簧元件上，例如用以经由整合到弹簧元件中的接触部输出电流。

此外优选地，线圈载体包括用于偏置线圈的操作元件。操作元件例如可以以操作舌形件的形式构成并且如下这样地布置，即，使操作元件被操作者容易够到，并且线圈可以沿两个相反的方向中的一个偏置出其静止位置。在释放操作元件之后，线圈可以开始振荡运动。

根据感应发电器的实施形式，弹簧元件可以具有第一双板簧和第二双板簧，在它们之间，线圈以振动的方式支承在空气通道中。两个双板簧可以相同地构建。双板簧可以指的是两个彼此连接的弯曲板簧，它们相对于线圈绕组平面正交地上下叠置地布置。各个弯曲板簧之间的间距大致可以相应于线圈的高度。在该机构中，双板簧可以形成双平行四边形件，其中，上下叠置的弹簧可以相对于绕组平面正交地沿两个相反的方向变形，以便使线圈置于沿这些方向的振荡运动中。借助该这样形成的双平行四边形件，线圈可以置于特别均等的并且长时间保持的振荡中。感应发电器的效率因此可以最大化。

此外，弹簧元件可以成形为用于电接触线圈的电导体。为此，弹簧元件的一个区段可以包括接触元件，用以获得基于振荡运动而由线圈提供的交变电流。因此，弹簧元件可以用于例如在线圈与用电器之间传导在线圈中感应出的电流。有利地，弹簧元件可以具有两个彼此电绝缘的区段，经由它们，线圈可以不仅电接触地而且相对于感应发电器的载体结构可运动地支承。例如，线圈的电接口可以经由两个双板簧电接触，其中，双板簧彼此电绝缘。利用该实施形式可以节省结构空间，这是因为可以取消单独的集电器。

在优选使用布置在线圈两侧的作为弹簧元件的双板簧以及线圈载体时，该线圈载体例如可以具有两个突起部，双板簧的各一个端部可以嵌入到这两个突起部中，以便保持住线圈载体。

虽然借助双平行四边形件支承线圈是优选的，然而却不是强制性的。线圈例如也可以借助简单的片簧或膜片以振动的方式支承。以弯曲弹簧、拉伸弹簧或压缩弹簧的组合方式进行的简单的线性的支承也是可能的。在此，为了获得电流可以使用双板簧、柔性的薄膜、滑动接触部或丝。

根据感应发电器的替选的实施形式，弹簧元件可以具有第一弯曲板簧和第二弯曲板簧，在它们之间，线圈以振动的方式支承在空气通道中。两个弯曲板簧可以相同地构建。弯曲板簧可以由片簧的基本形状制成。例如，弯曲板簧的预先确定的形状可以借助从片簧的基本形状冲出来实现。弯曲板簧优选具有可保持的端部和与该可保持的端部相对置的用于保持线圈、尤其是线圈载体的自由端部。可保持的端部设定被载体结构保持住。优选地，可保持的端部设定可以贴靠在载体结构上。自由端部设定在振动激励力的作用之后相对于可保持的端部作自由振动。优选地，自由端部优选经由呈圆弧形的弹簧臂与可保持的端部连接。优选地，弯曲板簧呈圆形地设计。另外优选地，可保持的端部通过至少呈半圆形的弯曲板簧边缘构成，从其端部区域中，呈圆弧形的弹簧臂分别沿弯曲板簧边缘的半环形状的中间方向从弯曲板簧边缘的端部区域以圆弧的方式继续延伸到布置在半环形状的中间的区域中的保持区域，其中，保持区域构造有弯曲板簧的自由端部，并且设定用于保持线圈或线圈载体。另外优选地，保持区域由弯曲板簧的呈圆形的中间区段构成。中间区段优选被成形用于可以固定在柱体状的线圈载体上。另外优选地，中间区段在对置的位置上与呈圆弧形的弹簧臂连接。

此外优选地，弯曲板簧具有用于偏置线圈的操作元件。操作元件例如可以以舌形件的形式构成并且如下这样地布置，即，使操作元件被操作者轻松够到，并且线圈可以沿两个相反的方向中的一个偏置出其静止位置。在释放操作元件之后，线圈可以开始振荡运动。另外优选地，操作舌形件布置在呈圆弧形的弹簧臂至弯曲板簧的呈圆形的中间区段的过渡部上，并且沿相对于中间区段相反的方向伸出。

各弯曲板簧之间的间距优选可以大致相应于线圈或线圈载体的高度，其中，弯曲板簧相互间平行地布置。在该布置中，相应的弯曲板簧的弹簧臂可以倾斜于绕组平面变形，以便使线圈置于振荡运动中。借助两个弹簧臂在中间区段上的相互间对置的力作用点，线圈可以置于相对于绕组平面正交地指向的、特别均等的并且长时间保持的振荡中。感应发电器的效率因此可以最大化。

优选地，每个弯曲板簧都可以成形为用于电接触线圈的电导体。为此，弯曲板簧的一个区段可以包括接触元件，用以获得基于振荡运动而由线圈提供的交变电流。优选地，接触元件布置在弯曲板簧边缘上。另外优选地，接触元件从弯曲板簧的包围基本形状的平面中伸出。此外优选地，接触元件在自由端部上成形为滑动接触部。另外优选地，第一和第二弯曲板簧中的每一个的自由端部的滑动接触部布置在共同的平面中。由此，弯曲板簧可以以简单且有效的方式用于例如在线圈与用电器之间传导在线圈中感应出的电流。此外，电接触线圈仅从载体结构的或线圈的一侧实现。

根据感应发电器的实施形式，该感应发电器具有柱体状的线圈载体，优选的弯曲板簧能固定在柱体状的线圈载体上。线圈载体在至少一个端侧的端部上具有一个或多个保持凸起部，它们从柱形体中径向地伸出，并且设定用于与弯曲板簧的保持区域贴靠。另外优选地，线圈载体在端侧的端部的区域中具有内螺纹，其设定用于将配备有外螺纹的保持元件旋拧到线圈载体的端侧的端部上。保持元件为此优选柱体状地构造有外螺纹，并且另外优选地，在与外螺纹起始部对置的端部上具有一个或多个保持凸起部，它们从保持元件的柱形体中径向地伸出，并且设定用于与弯曲板簧的保持区域贴靠。借助可旋拧到线圈载体上的保持元件，弯曲板簧可以保持或以夹紧的方式固定在保持元件的和线圈载体的保持凸起部之间的线圈载体的端侧的端部上。另外优选地，线圈载体在每个端侧的端部上具有用于固定像之前描述的那样的保持元件的内螺纹。

感应发电器可以具有获取装置，用以获取基于振荡运动由线圈提供的交变电压的初始极性。初始极性依赖于在偏置之后的振荡运动的初始方向，并且因此依赖于线圈的偏置方向。相应地，获取装置可以构造用于获取基于振荡运动由线圈提供的交变电流的初始方向。由此例如可以确定，为了预备振荡运动，线圈借助操作元件沿两个相反的方向的哪一个偏置。以该方式可以识别出，感应发电器的操作元件沿哪个方向运动。因此，可以以简单的方式例如在针对与感应发电器连接的装置，例如照明装置的接通过程和关闭过程之间进行区分。

一种在使用具有用于产生永磁场的磁体机构、成环形的线圈、弹簧元件和被永磁场穿过的空气通道的感应发电器时用于生成电流的方法，其中，磁体机构包括第一极区段、第二极区段和在第一极区段与第二极区段之间布置的磁体，线圈与弹簧元件连接，并且可运动地布置在空气通道中，并且其中，空气通道具有环形形状并且构造用于全面地接收呈环形的线圈，该方法具有如下步骤：

以如下方式偏置线圈，即，引起线圈在空气通道中横向于在空气通道里面的永磁场的磁通量的振荡运动；和

借助电磁感应，基于线圈振荡运动在线圈内生成电流。

在根据在此提出的发明的实施形式的方法的形式中也可以有利地实现在此提出的设计方案。

附图说明

本发明借助附图示例性地进行详细阐述。其中：

图1示出用于阐述感应系统中的效率的原理图；

图2A以俯视图示出根据本发明的实施例的感应发电器的原理图；

图2B示出图2A的感应发电器的横截面图；

图2C以立体图示出图1A和图1B的感应发电器的细节图；

图2D示出图2C的感应发电器的侧视图；

图2E示出壳体中的图2C和图2D的感应发电器的俯视图；

图2F示出图2E的感应发电器的截面图；

图2G示出图2E的感应发电器的立体的顶视图；

图2H示出图2E的感应发电器的立体的底视图；

图2I示出图2H的感应发电器的分解图；

图3A示出根据本发明的另一实施例的感应发电器的磁体系统的俯视图；

图3B示出图3A的磁体系统的横截面图；

图3C示出图3A和图3B的磁体系统的分解图；

图4示出根据另一实施例的感应发电器的磁体系统的立体的俯视图；

图5示出图4的磁体系统的局部的横截面图；

图6示出包围图4的磁体系统的线圈振动系统的立体的俯视图；

图7示出根据另外的实施例的感应发电器的立体的俯视图；

图8示出没有绕组的图6的线圈振动系统的立体的侧视图；

图9A示出具有绕组的图8的线圈振动系统的示意性的侧视图；

图9B示出线圈振动系统的另一示意性的侧视图；和

图10示出根据本发明的实施例在使用感应发电器的情况下用于生成电流的方法流程图。

在对本发明的优选的实施例的随后的描述中，相同或类似的附图标记用于在不同的附图中示出的和类似作用的元件，其中，取消了对这些元件的重复描述。

具体实施方式

图1示出了用于阐述感应系统中的效率的原理图。示出了线圈或绕组100，其在磁场102中实施通过箭头表示的振荡相对运动104。不同的双箭头表示线圈100的振动幅度106、线圈100的有效利用的绕组长度108以及绕组100的损耗区域110。因为线圈100在运行时在通过箭头104表示的纵向方向上振荡，所以线圈100的两个侧边必须位于磁场102的单独的、指向相反的区段112和114中。线圈100的在图中的上方和下方示出的形成损耗区域的两个区段在此仅满足作为“连接件”和“空间间隔件”的任务。在此，由于在形成绕组100的导体，例如铜丝中的阻抗损耗，所以在绕组100中感应出的能量的一部分被消耗掉。

借助随后的附图来阐释根据本发明的实施例的感应发电器的原理结构。在附图中描绘的示范性的感应发电器尤其可以用于运行自给式无线开关。

图2A示出了根据本发明的实施例的感应发电器200的原理图。感应发电器200以俯视图示出。示出了用于承载呈环形的线圈206的线圈载体234以及磁体机构204，其中，线圈载体234包括用于偏置环形线圈206的操作元件236，磁体机构与环形线圈206有效连接，用以在线圈206中感应出电压。空气通道112在磁体机构204的第一极区段208与第二极区段110之间延伸，像线圈206那样，空气通道具有环形形状，并且全面地接收线圈206。空气通道112以及布置在其中的线圈206的区段在图2A的图示中被线圈载体234覆盖。像图示所示的那样，在感应发电器200的在此示出的实施例中，磁体机构204和线圈206都呈矩形，近似呈正方形地构成。

图2B示出了根据本发明的实施例的图2A的感应发电器200的沿图2A中的线A-A的横截面图。在此特别清楚地看到感应发电器200的结构。第一极区段208和第二极区段210在此构造为两个不同成形的极片，它们与位于它们之间的磁体214邻接地布置。在此，第一极片208形成磁体机构204的南极，而第二极片210形成磁体机构的北极。像图示示出的那样，第一极片208的成形出壁区段的、环绕的外边缘区域216向上折弯，从而第一极片208形成锅形件，在其中间区域中，磁体214和第二极片210以堆叠的方式上下叠置地布置。第二极片210在此呈盘形地构造，并且在其外尺寸方面与位于下方的磁体214一致。第一极片208的环绕的外边缘区域216和第二极片210的上侧在相同的高度上结束，或者说在磁体机构204的远离第一极片208的上表面侧上成形出共同的表面。在感应发电器200的图2B所示的实施例中，第一极区段208的折弯的环绕的壁区段216形成空气通道212的外壁218。第二极片210的侧面形成空气通道212的内壁220。相反指向的箭头表示由磁体机构204形成的永磁场的位于第一极区段208与第二极区段210之间的呈环面的磁场回路的磁通量222。根据磁体机构204的极性，在感应发电器200的图2B所示的实施例中，当线圈206处于静止状态下时，磁通量222在此从内向外，像通过箭头表示出的那样，至少近似平行于第一极片208的底部区段，并且至少近似平行于线圈206的绕组平面地横穿空气通道212。借助弹簧元件，线圈206以振动的方式支承在空气间隙或者说空气通道212中，在随后的附图中还将详细讨论该弹簧元件。在对线圈206的操作元件236进行操作之后，线圈206实施通过双箭头表示出的、沿线圈206的通过点划线表示的中间轴线226的振荡的相对运动或者说振荡运动224，以便在利用洛伦兹力的情况下在线圈206的绕组中产生电流量。

像已经提及的那样，感应发电器200的由磁体机构204形成的磁体系统静止地构建，并且基本上由安置在呈锅形的第一极片208与盘形的第二极片210之间的磁体214构成。呈锅形的极片208的由折弯的边缘区域216形成的垂直的侧边延伸至呈盘形的第二极片210的上棱边，从而在极片208、210之间形成空气间隙或者说空气通道212。由于空气间隙212，使得磁路自身闭合，并且在空气间隙212中形成永久的磁场，该永久的磁场在感应发电器200运行期间不会发生方向换向。空气间隙212或磁体系统可以呈圆形、呈四边形、呈正方形等地构建。在图2A和图2B所示的示例中，磁体系统基于结构上或经济上的考虑而呈正方形地构建。感应发电器200的结构并没有确定为呈正方形的形状。感应发电器200可以在需要时呈现出如下任一种形状，例如三角形、矩形或四边形以及圆形或椭圆形。

没有铁芯的轻的四边形的绕组或者说线圈206位于空气间隙212中。电线路或线圈206的电线路围绕第二极片210。线圈206可运动地支承，并且可以完成沿空气间隙212向上和向下的相对运动224。因为绕组206在一定程度上利用整个长度处于第一极片208与第二极片210之间的磁场中，所以与现有技术相比，绕组206中的阻抗损耗减少到最小。因此可以实现进一步提高效率和最小化结构空间。

图2C以立体图示出了根据本发明的实施例的图1A和图1B的感应发电器200的细节图。在此清楚看到弹簧元件228，经由弹簧元件，线圈206能运动地支承在空气通道212中。在感应发电器200的在此示出的实施例中，弹簧元件228以两个“弹簧平行四边形件”的形式实施，它们在一定程度上共同地形成“双平行四边形件”。像图示所示那样，双平行四边形件由第一双板簧230和相对于第一双板簧230平行地延伸的第二双板簧232形成，线圈206布置在这两个双板簧之间。第一和第二双板簧230、232自身分别由两个再次彼此平行地延伸的弯曲板簧构成整体。弹簧元件228的第一端部区域固定在壳体中或载体结构202中，而弹簧元件228的与第一端部区域相对置的另外的端部区域固定在线圈体或线圈载体234上。由于形式为平行四边形件的这种布置方案，所以第一双板簧230和第二双板簧232可以在振荡运动224的两个方向上平行地变形，从而线圈206在一定程度上的平行运动中可以完成振荡的相对运动224，并且因此可以形成具有四个板簧的非常好的振动体。

根据该实施例，双板簧230、232的固定在载体结构202上的端部穿引过载体结构202，并且这些端部的凸出超过载体结构202的自由端部区段呈U形地折弯，并且例如可以用作电接触部，例如用于给可以通过感应发电装置200的运行来供应电能的无线模块或其他电路供能。

经由壳体或载体结构202，感应发电器200可以固定在物体，例如墙壁上。为此可以使用适当的固定元件，例如螺栓。在振荡224期间，线圈206本身运动，而载体结构202、磁体机构204以及由磁体机构引起的磁路处于静止中。如果感应发电器200固定在物体上，那么线圈206在振荡224期间实施运动，而载体结构202、磁体机构204以及由磁体机构引起的磁路和物体处于静止中。

在图2C中直观地示出的设计方案的主要优点是，机械损耗仅由各弹簧中的(几乎可忽略的)内摩擦并且由线圈206振荡期间的空气阻力产生。

因为第一双板簧230和第二双板簧232彼此间电绝缘，所以它们可以同时用于获得电流的目的或者用于电联接线圈206。线圈206的丝端部不仅直接地而且可以间接地借助附加接触销与另外的弹簧端部接触。第一端部区域的弹簧端部可以单侧或两侧地实施为弹簧接触部，并且与任意的电子模块的接触能够特别简单且廉价地实现。

此外，图2C中的图示示出了感应发电器200的构造在线圈载体234上的操作元件236。借助在此呈舌形地构造的操作元件236，线圈206可以偏置，并且在弹簧元件228的支持下，在感应发电器200的永磁场中处于震荡中，以便在利用洛伦兹力的情况下产生电流。

线圈206借助双平行四边形件228的支承虽然是有利的，但不是强制必要的。线圈206例如也可以借助简单的片簧或膜片以振荡的方式地支承。以弯曲弹簧、拉伸弹簧或压缩弹簧的组合方式进行简单线性的支承也是可行的。在此，为了获得电流可以使用双板簧230、232、柔性薄膜、滑动接触部或丝。

在图2D中以侧视图示出了根据本发明的实施例的感应发电器200的结构。基于线圈106的支承，振荡224的特征可以至少近似在于具有彼此相反的线性运动。替选地，振荡224可以具有轻微的旋转的变化。

图2E以俯视图示出了根据本发明的实施例的完成装配的感应发电器200。由磁体系统和振荡系统构成的在之前的附图中经阐述的机构现在被安置在起保护作用的壳体238中。使用了固定夹240，因此感应发电器200的所有对于电流产生来说必需的元件在负载的情况下也最佳地保持彼此间定位，并且可以确保感应发电器200的无错误的功能。

图2F以沿图2E中的线A-A的横截面图示出了根据本发明的实施例的完成安装的感应发电器200。在此清楚看到的是，固定夹240适用于支持对磁体机构204的静止固定，而借助线圈载体234定位在空气通道212中的线圈206可以自由地在该空气通道中振荡。

像附图中的图示示出的那样，感应发电器200以扁平的、紧凑的结构方式设计而成。

图2G以立体的俯视图示出了根据本发明的实施例的这样设计的感应发电器200。

图2H以立体的底视图示出了根据本发明的实施例的感应发电器200。根据该实施例，第一极区段208的环绕的外边缘区域216没有形成空气通道的环绕闭合的外边缘，线圈可以在空气通道中振荡。替代地，第一极区段208的外边缘区域216在拐角处具有缝隙242，该缝隙延伸至由第一极区段208和第二极区段210形成的空气通道的底部。因此，空气通道的外壁被位于呈矩形地缠绕的线圈206的拐角区域中的缝隙242中断。线圈载体234的自由端部伸出穿过缝隙242，其中，线圈载体234的自由端部与第一双板簧230和第二双板簧232的自由端部连接。由此，线圈206可以全面地被呈锅形的第一极区段208接收和保护。对线圈206的支承和操作经由布置在第一极区段208外部的支承元件和操作元件来实现，详细地，经由在第一极区段208外部从载体结构202延伸至线圈载体234的双板簧230、232，并且经由侧向地伸出超过第一极区段208的操作元件236来实现。

图2I示出了根据本发明的实施例的感应发电器200的分解图。图示示出，相对简单地执行对感应发电器200的装配。各个部件206、208、210、214、230、232、234添加到壳体238中，并且随后借助固定夹240固定。因为磁体214被极片208、210完全包围，所以磁体也受到良好的保护，以防强烈的磁场以及机械和热应力。

壳体238成形为两侧敞开的呈矩形的平底槽，其中，平底槽内部区域244构造出用于接收磁体机构204和线圈206的接收区域。换言之，接收区域244侧向地通过三个彼此间垂直地布置的、成形为环绕的壳体壁的侧壁246和通过将侧壁246彼此连接的壳体底部248来限界。壳体底部248在其面向接收区域244的表面侧上包括定位和保持装置250、252，用以定位和保持磁体机构204，尤其是用以在感应发电器200的已装配的状态下对齐和保持住第二极区段210和第一极区段208。详细地，定位和保持装置包括取中地布置在壳体底部248上的凸起部250，该凸起部嵌入到与第二极区段210相应构成的留空部中。凸起部250的外尺寸以及留空部的内尺寸彼此相协调，从而尽可能无间隙地实现嵌入，其中，取决于公差地，这些元件之间可能存在一定的间隙。在该优选的实施例中，凸起部250呈正方形。替选地，凸起部250可以具有其他适用于嵌入的形状。此外，给定位和保持装置配属了四个另外的凸起部252，其中，这些另外的凸起部252布置在壳体底部248上，从而使呈锅形的第一极区段208在已装配的状态下利用其外侧贴靠在另外的凸起部252的内侧上。像之前描述的嵌入那样，贴靠同样尽可能无间隙地实现。相应地，第一极片208的外尺寸和另外的凸起部252的距离彼此间相匹配。借助定位和保持装置，磁体机构204可以可靠地被定位，并且朝壳体壁246的方向安全地保持住。

被两个侧壁246围住的中间的壳体壁246在朝相邻的侧壁246的拐角区域中分别包括贯穿部，在装配时，第一双板簧230或第二双板簧232的自由端部引导穿过贯穿部。壳体底部248具有带有间隙的弹簧接收部254，用以接收双板簧的位于双板簧230、232的端部之间的中间区域。弹簧接收部254分别被设计在贯穿部的加长部中，并且侧向地通过壳体壁246以及通过另外的凸起部252中的与壳体壁246对置的两个来限界。弹簧接收部254借助凹陷部成形在壳体底部248中，并且具有用于使双板簧230、232不受阻挠地振荡或者用于使线圈206在经由操作元件236操作该线圈之后不受阻挠的振荡的内尺寸。换言之，双板簧230、232至少在线圈206的振荡方向上可自由运动地布置在相应的弹簧接收部254中。在此，邻接的壳体壁246以及两个另外的凸起部252可以构造为针对双板簧230、232沿振荡方向的引导部，因此，可以抑制双板簧230、232和进而还有线圈206的与振荡方向相交的运动。

下面讨论在图2A至2I中示出的感应发电器200的工作原理。

为了操作发电器200，线圈载体234的操作舌形件236由操作者握持，朝相对运动224的两个方向的其中一个偏置了特定的路程或在特定的力之内进行偏置，并且突然释放。线圈206在恒定的磁场中开始振动，并且根据洛伦兹定律，在线圈中感应出电能，电能被用于对发射模块供电的两个双板簧230、232获得。由于互感，所以线圈206的振动幅度依赖于消耗功率地降低，直至线圈载体234静止。通过弹簧元件228的弹性常数和线圈206的重量可以控制脉冲长度。损耗在此基本上仅由振荡期间的空气阻力形成。可利用该设计方案实现的效率位于75％至90％之间。与常规的系统不同地，能量转换器200的磁体系统的铁磁路仅用在磁滞的部分区域中，并且因此对磁特性没有高要求，并且明显降低了系统成本。感应发电器200产生交变电流。可以测量例如第一半正弦波的极性，并且用于方向识别。因此，例如可以依赖于发电器200的操作方向，更确切地说，在没有附加的编码触点的情况下生成并发送出“输入”和“输出”信号。

像已经提及并且随后的附图示出的那样，能量转换器200的磁体系统可以以不同的方式构建。尤其地，空气通道的形状和进而还有线圈的形状可以变化。

图3A示出了根据本发明的另一实施例的感应发电器的磁体系统的俯视图。磁体系统由磁体机构204形成。与借助图2A至图2I描述的示例性的感应发电器不同地(其中，扁平的方形磁体节省空间地布置在线圈的里面)，在此使用环形磁体作为磁体机构204的磁体。在此，第一极区段208、磁体214和第二极区段210也以堆叠的方式上下相叠地布置，以便在第一极区段208与第二极区段210之间形成空气通道212。极区段208、210实施为与磁体邻接的极片。感应发电器的其他元件可以像已经描述的那样来实施，或者匹配于磁体系统的呈圆形的结构形状。

图3B示出了根据本发明的实施例的图3A所示的磁体系统的沿图3A中的线C-C的横截面图。

像图示示出的那样，在此，第一极片208也形成磁体机构204的底座。然而，与在上面另外阐述的实施例不同地，在此设置有柱体状的中间区域300，其具有从中间区域300侧向伸出的接收面，从而第一极片208形成轮毂状的环形接收部，呈环形的磁体214和第二极片210套到该环形接收部上。第二极片210又构造成盘形或环形，并且形成磁体系统的盖。第一极片208的柱体状的中间区域300和第二极片210的上侧在相同的高度上结束。换言之，从侧向伸出的接收面起，中间区域300具有相应于磁体214和第二极片210的材料厚度的高度。在感应发电器的图3B中所示的实施例中，第一极片208的中间区域300的径向外表面形成空气通道212的内壁220，而第二极片210的侧面或径向的侧内表面形成空气通道212的外壁218。

图3C示出了根据本发明的实施例的图3A和图3B的磁体系统的分解图。在此示出了磁体214和第二极片210的呈环形的形状。

感应发电器的借助图3A至图3C提出的实施形式提供的是，针对感应发电器的空间需求没有受到过大的限制。在这种情况下，感应发电器的磁体系统可以利用在图3A至图3C中描述的环形磁体进行构建，可以使用廉价的磁体，例如铁氧体。

图4示出了根据另一实施例的感应发电器301的磁体系统的立体的俯视图。像在图3A中示出的磁体系统那样，在图4中所示的磁体系统由磁体机构304形成。磁体机构304具有由第一极区段308构成的环形磁体、磁体314和第二极区段314，其中，这些部件以堆叠的方式上下相叠地布置。极区段308、310实施为与磁体314邻接的极片。附加地，设置有呈环形的磁通量导体305，该磁通量导体间隔开地围住磁体机构304，由此，在磁体机构304与磁通量导体305之间构成空气通道312。在平行于磁体机构304的堆垛机构的延伸的方向上，磁通量导体305具有相对于磁体机构304更小的外尺寸。磁通量导体305在此构造为空气通道312的外壁，相反地，磁体机构304成形为空气通道312的内壁。该布置提供了尽可能小的结构空间损耗。

作为对图4所示的磁体系统替选地，磁体机构和磁通量导体的布置可以互换，其中，呈环形的磁通量导体被具有像在之前描述的那样的极区段和磁体的堆垛机构的呈环形的磁体机构围住。在此，磁体机构形成空气通道的外壁，而磁通量导体成形为空气通道的内壁。

图5示出了图4的磁体系统的局部的横截面图。设定有磁通量导体305，用以接收由磁体机构304产生的永磁场在端部区域中的磁通量322，将磁通量向对置的端部区域传导，并且又沿磁体机构304的方向送出。因此，永磁场的磁通量322可以在极区段308、310之间传导，其中，在磁通量导体305与相应的极区段308、310之间的区域中的空气通道312中高的磁通量密度占优，而在端部区域之间的区域中小的磁通量密度占优。

图6示出了围住图4的磁体系统的线圈振动系统的立体的俯视图。线圈振动系统包括柱体状的线圈载体324，两个彼此间隔开的呈环形的线圈绕组借助绕组体，如线圈绕组丝缠绕在线圈载体上(图9A)，其中，线圈绕组彼此电连接，并且构成线圈306。柱体状的线圈载体324具有设定用于接收磁体机构304的内直径。线圈载体324可以两件式或多件式地成形为可拼装的元件，以便能够实现将相应的弯曲板簧330；332固定在线圈载体324上。为此，线圈载体324在端侧的端部处具有内螺纹，柱体形的保持元件348可以拧入到内螺纹中。柱体形的保持元件348具有多个布置在周边的保持凸起部349，用以与由两个弯曲板簧330、332构成的弹簧元件328的保持区域334贴靠。线圈载体324在其相应的端侧的端部处同样具有保持凸起部325，用以与保持区域334贴靠(图8A)。弯曲板簧330；332的保持区域334在保持元件348拧入的状态下夹紧在线圈载体324与保持元件348的保持凸起部325、249之间，并且由此固定在线圈载体324上。

作为对此替选地，在未示出的优选的实施例中，线圈载体324可以具有沿周向延伸的分离区段，借助分离区段，线圈载体324可以横向于其周向进行分离和拼装。分离区段通过至少两个可彼此连接的并且可松开的线圈载体棱边成形。因此，线圈载体324可以多件式地构造，其中，每个线圈载体部件都具有线圈载体棱边中的一个。

作为对此替选地，在另一未示出的优选的实施例中，线圈载体324可以一件式地构成，其中，分离区段横向于其周向延伸，以便可以沿周向分离和拼装线圈载体324。线圈载体棱边在此由线圈载体324的在周向上存在的端面棱边构成，以便在分离之后可以如下程度地减小线圈载体324的直径，即，能够使相应的弯曲板簧330；332移动到线圈载体324上。

此外，一件式或多件式地成形的线圈载体324可以在分离区段的区域中具有固定元件，以便防止在分离区段的区域中的意外的分离。固定元件可以通过嵌入器件成形，其中，嵌入器件嵌入到待固定的分离棱边中。此外，嵌入器件可以成形为锁止器件，用以将相应的分离棱边彼此锁止，其中，嵌入器件此外还具有保持器件，如例如保持或锁止凸鼻或用于沿分离方向相互保持分离棱边的螺纹。线圈载体324可以由含塑料的材料成形。

此外，线圈载体324沿径向方向还具有如下厚度，即，使具有缠绕在其上的线圈306的线圈载体324的柱体形的基体可以布置在空气通道312中，其中，线圈306的两个线圈绕组的每一个与其中一个极区段308、310相对置。

可与线圈载体324固定的弹簧元件328具有弯曲板簧330、332，它们由几乎相同的基本形状构成。弯曲板簧330；332中的每个都由片簧的基本形状成形。弯曲板簧330；332分别包括呈半圆形的撑托边缘333和与之连接的、呈圆形的、用于保持线圈载体324的保持区域334。保持区域334在此贴靠在保持凸起部325上，由此，线圈载体324防止了弯曲板簧330；332的滑出。撑托边缘333经由两个圆弧节段状的弹簧臂335、337与保持区域334连接。第一弹簧臂335从撑托边缘333的纵向侧的端部圆弧节段状地向保持区域334的位于呈半圆形的撑托边缘333里面的区段延伸。第二弹簧臂337从撑托边缘333的另外的纵向侧端部的圆弧节段状地向保持区域334的位于半圆形的撑托边缘333外面的区段延伸，其中，第二弹簧臂337的位于外面的联接点与第一弹簧臂335的位于里面的联接点相对置。由此，具有线圈载体324的保持区域334与呈半圆形的撑托边缘333同轴地保持，其中，具有线圈载体324的保持区域334可以相对于撑托边缘333与线圈载体324的纵轴线平行地自由振动。

在撑托边缘333的其中一个端部区域中，第一弯曲板簧330具有第一接触元件338。接触元件338从撑托边缘333的纵向侧的端部继续延伸，并且从包括第一弯曲板簧330的基本形状的平面中伸出。接触元件338的自由端部构成滑动接触部。为此，接触元件338的自由端部稍微折弯，其中，从第一弯曲板簧330离开指向的折弯部成形为滑动接触点、滑动接触线或滑动接触面。因此，第一弯曲板簧330可以作为电导体用于传导由线圈振动系统产生的能量。为此，第一弯曲板簧330借助联接部位339与线圈306电连接。联接部位339布置在第一弹簧臂335的在保持区域334上的联接点与在保持区域334上的从中延伸出第二弹簧臂337的撑托边缘333的纵向侧的端部之间。

此外，在第二弹簧臂337的在保持区域334上的联接点的区域中，第一弯曲板簧330具有操作元件336，用以操作线圈振动系统。由此，为了激励线圈振动系统，可以在弯曲板簧330的材料厚的位置上实现力导入。

第二弯曲板簧332具有第二接触元件340，第二接触元件从撑托边缘333的纵向侧的端部继续延伸，并且从包括第二弯曲板簧332的基本形状的平面中伸出。第二接触元件340的自由端部通过折弯构成滑动接触部，其中，折弯部成形为滑动接触点、滑动接线或滑动接面。该滑动接触部与第一接触元件338的滑动接触部布置在共同的平面中，或者布置在靠近第一接触元件338的滑动接触部的平面中。因此，分别构成电导体的弯曲板簧330；332可以在线圈振动系统的一侧进行电接触，以便可以截取由线圈306感应出的电压。接触元件338、340的伸出的设计方案，使得接触元件338、340与相应的配对接触件的预紧的接触能够借助在按压配对接触件的情况下施加到接触元件338、340上的贴靠实现。由此可以确保在接触元件338、340与相应的配对接触件之间持续的电接触。相应的配对接触件例如可以构造为电路板上的滑轨。

第二弯曲板簧332同样具有针对如例如用于构成线圈306的绕组丝的绕组体的联接部位339，其中，联接部位339布置在与在第一弯曲板簧330的情况下的部位相同的部位上。

图7示出了根据另一实施例的感应发电器301的立体的俯视图。感应发电器301包括由含塑料的材料成形的呈环形的载体结构302。载体结构302具有用于接收磁体机构304和磁通量导体305的内直径。载体结构302包括用于承载磁通量导体305的第一承载圈341、与第一承载圈341径向外部邻接的具有相对置的贴靠面343(它们用于与第一和第二弯曲板簧330、332的撑托边缘333分别贴靠)的第二承载圈342和与第二承载圈342径向外部邻接的用于径向保护被载体结构302接收的部件的封闭圈344。在此，沿与载体结构302的径向延伸长度正交地延伸的方向，第二承载圈342比第一承载圈341具有更大的外尺寸，并且具有比封闭圈344更小的外尺寸。第二承载圈342沿该方向在两侧均等地伸出超过第一承载圈341。此外，封闭圈344沿该方向在两侧均等地从第二承载圈342伸出超过。载体结构302相对于径向延伸穿过载体结构302的中心点的中心平面对称地成形。

第一承载圈341承载磁通量导体305。例如，第一承载圈341的内直径可以以如下方式选定，即，使磁通量导体305借助压配合接收在第一承载圈341中。替选地或附加地，在磁通量导体305与第一承载圈341之间可以使用保持器件。粘贴器件、嵌接器件、锁止器件或固定器件或其他适用于保持的器件可以考虑作为保持器件。作为对此替选地，第一承载圈341可以通过如下方式成形为磁通量导体305，即，将相应的传导磁通量的材料整合在第一承载圈341中。

在环形节区段中，第二承载圈342具有留空部345，借助留空部，第一承载圈341的外表面侧暴露出来。留空部345继续延伸超过与第二承载圈342径向外部邻接的封闭圈344。留空部345构成用于操作被载体结构302接收的线圈振动系统的操作区域。第一弯曲板簧330的操作元件336伸到操作区域345中。

在另一环形节区段中，第二承载圈342包括缺口346，其使载体结构302的指向与径向方向正交地延伸的方向的侧与其他与之对置的侧连接。第二弯曲板簧332的接触元件340突伸过缺口。由此，可以在载体结构302的一侧电接触线圈306，用以截取由线圈306产生的感应电压。

在载体结构302的位于操作区域345与缺口346之间的环形节区段中布置有贴靠面343，用以与第一和第二弯曲板簧330、332的撑托边缘333相应贴靠。

在线圈振动系统接收在载体结构302中的状态下，第一承载圈341的指向第一和第二弯曲板簧330、332的边缘侧具有如下这样的相对于第一和第二弯曲板簧330、332的间距，即，线圈306在通过操作操作元件336激励之后可以在载体结构302中不受阻挠的振荡。为此，第一承载圈341的与载体结构302的径向方向正交延伸的外尺寸不大于磁通量导体305的在相同方向上延伸的外尺寸。

图8示出了没有线圈绕组的图6的线圈振动系统的立体的侧视图。图9A和图9B示出了具有线圈绕组的线圈振动系统的示意性的侧视图。线圈载体324在端侧的端部之间包括两个环绕的线圈通道350，用以相应接收用来构成线圈306的线圈绕组。两个线圈通道350通过局部环绕线圈载体324的分离接片351彼此分离，其中，分离接片351的侧边缘以及线圈载体324的保持凸起部325的侧边缘沿线圈载体324的纵轴线方向对相应的线圈通道350进行限界。分离接片351在其纵向侧端部上成形为环绕凸鼻352，经由环绕凸鼻，线圈绕组可以从其中一个线圈通道350转移至另一线圈通道350中，其中，在线圈通道350中延伸的线圈绕组的线圈缠绕方向相互间是相反的。因此考虑到在第一和第二极区段308、310的区域中占优的磁通量的存在于空气通道312中的相反的磁通量方向的因素，由此，线圈306的线圈表面变大。

如果例如防尘或防水的实施方案是期望的，那么针对附图中所示的实施例选出的结构形式能够实现对感应发电器200、301的轻松封装。

除了附图中所示的以外，磁体系统的其他结构自然也是可能的。重要的是，线圈206、306的绕组可以在尽可能强的磁场中振荡。感应发电器200、301的可运动的振动系统特别紧凑和容易实施。在此，线圈206、306仅在受外部非常强烈的震动的情况下才会处于不期望的振动中。为了防止产生“错误的”无线信号，振动体或者说线圈206、306可以通过操作者卡在静止位置和结束位置下。另一可能性在于，测量感应出的电压，并且仅评估超过作为开关信号的特定等级的电压升高。

图10示出了在使用感应发电器的情况下用于生成电流的方法400的实施例的流程图。方法400可以与感应发电器(像其在之前借助图2A至9B详细阐述的那样)结合地有利地实施。在步骤402中，通过操作感应发电器的操作元件，可借助弹簧元件运动地支承的线圈偏置了预定的程度，或者以预定的力进行偏置。因此，线圈实施了横向于存在于感应发电器中的永磁场的磁通量的振荡运动。在步骤404中，借助基于线圈的振荡运动的电磁感应，在线圈绕组中感应出电流。经由适当的接触部对电流进行截取，用以运行例如自给式的无线开关。

所描述的并且在附图中示出的实施例仅示例性地选定。不同的实施例可以完全或在各特征方面彼此组合。一个实施例也可以通过另外的实施例的特征来补充。如果一个实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”关系，那么这可以理解为该实施例根据一个实施形式具有第一特征和第二特征，而根据另外的实施形式要么仅具有第一特征，要么仅具有第二特征。

附图标记列表

100线圈

102磁场

104振荡的相对运动

106振动幅度

108有效利用的绕组长度

110损耗区域

112磁场区段

114其他的磁场区段

200、301感应发电器

202、302载体结构

204、304磁体机构

206、306呈环形的线圈

208、308第一极区段

210、310第二极区段

212、312空气通道

214、314磁体

216第一极区段的环绕的外边缘区域

218空气通道的外壁

220空气通道的内壁

222、322永磁场的磁通量

224振荡运动

226线圈的中间轴线

228、328弹簧元件

230第一双板簧

232第二双板簧

234、324线圈载体

236、336操作元件

238壳体

240固定夹

242缝隙

244接收区域

246壳体壁

248壳体底部

250凸起部

252另外的凸起部

254弹簧接收部

300第一极区段的柱体形的中间区域

305磁通量导体

325、349保持凸起部

330第一弯曲板簧

332第二弯曲板簧

333撑托边缘

334保持区域

335第一弹簧臂

337第二弹簧臂

338第一接触元件

339联接部位

340第二接触元件

341第一承载圈

342第二承载圈

343贴靠面

344封闭圈

345操作区域

346缺口

348保持元件

350线圈通道

351分离接片

352环绕凸鼻

400用于生成电流的方法

402偏置步骤

404生成步骤

Claims (15)

1.一种感应发电器(200；301)，其具有用于产生永磁场的磁体机构(204；304)、呈环形的线圈(206；306)、弹簧元件(228；328)和被所述永磁场穿过的空气通道(212；312)，其中，所述磁体机构(204；304)包括第一极区段(208；308)、第二极区段(210；310)和布置在所述第一极区段(208；308)与所述第二极区段(210；310)之间的磁体(214；314)，所述线圈(206；306)与所述弹簧元件(228；328)连接，并且能运动地布置在所述空气通道(212；312)中，并且所述弹簧元件(228；328)被构造用于响应于所述线圈(206；306)的偏置地引起所述线圈(206；306)在所述空气通道(212；312)内的横向于在所述空气通道(212；312)里面的所述永磁场的磁通量(222；322)的振荡运动(224)，其特征在于，所述空气通道(212；312)具有环形形状，并且被构造用于全面地接收所述呈环形的线圈(206；306)。

2.根据权利要求1所述的感应发电器(200)，其特征在于，所述空气通道(212)通过至少两个相互间对置的壁区域(218、220)限界，其中，所述壁区域(218；220)中的一个由所述第一极区段(208)的壁区段构成，而所述壁区域(218；220)的另一个由所述第二极区段(210)的侧面构成。

3.根据权利要求2所述的感应发电器(200)，其特征在于，所述第一极区段(208)成形为锅形件，用以接收所述磁体(214)和所述第二极区段(210)，其中，所述第一极区段(208)的壁区段(218)由所述呈锅形的第一极区段(208)的环绕的外边缘区域(216)构成。

4.根据权利要求2所述的感应发电器(200)，其特征在于，所述磁体机构(204)呈环形地构成，其中，所述第一极区段(208)成形为轮毂状的环形接收部，用以接收所述磁体(214)和所述第二极区段(210)，其中，所述第一极区段(208)的壁区段(220)由所述第一极区段(208)的柱体状的中间区域(300)构成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200)，其特征在于，所述永磁场形成环状的磁场回路，磁场回路的磁通量(222)横穿所述第一极区段(208)与所述第二极区段(210)之间的空气通道(212)。

6.根据权利要求1所述的感应发电器(301)，其特征在于，所述感应发电器(301)包括磁通量导体(305)，所述磁通量导体(305)与所述磁体机构(304)相对置，其中，所述空气通道(312)至少通过所述磁体机构(304)的壁区段并且通过所述磁通量导体(305)的与所述壁区段对置的壁区段来限界。

7.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述弹簧元件(228；328)此外构造用于引起所述线圈(206；306)沿所述线圈(206；306)的中间轴线(226；326)的振荡运动(224；324)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述线圈(206；306)的绕组沿所述空气通道(212；312)延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200；301)，其特征在于具有载体结构(202；302)，用以承载所述磁体机构(204)和所述弹簧元件(228；328)，其中，所述弹簧元件(228；328)的端部借助所述载体结构(202；302)位置固定地保持。

10.根据权利要求9所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述线圈(206；306)具有线圈承载件(234；334)，所述线圈承载件与所述弹簧元件(228；328)的与所述弹簧元件(228；328)的被保持的端部相对置的自由端部连接。

11.根据权利要求10所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述线圈承载件(234；334)具有操作元件(236；336)，用以偏置所述线圈(206；306)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述弹簧元件(228；328)具有第一双板簧(230；330)和第二双板簧(232；332)，在所述第一和第二双板簧之间，所述线圈(206；306)以振动的方式支承在所述空气通道(212；312)中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述弹簧元件(228；328)成形为用于电接触所述线圈(206；306)的电导体。

14.根据前述权利要求中任一项所述的感应发电器(200；301)，其特征在于，所述感应发电器(200；301)具有获取装置，用以获取基于所述振荡运动(224；324)由所述线圈(206；306)提供的交变电压的初始极性。

15.一种在使用感应发电器(200；301)时用于生成电流的方法(400)，感应发电器具有用于产生永磁场的磁体机构(204；304)、呈环形的线圈(206；306)、弹簧元件(228；328)和被所述永磁场穿过的空气通道(212；312)，其中，所述磁体机构(204；304)包括第一极区段(208；308)、第二极区段(210；310)和布置在所述第一极区段(208；308)与所述第二极区段(210；310)之间的磁体(214；314)，所述线圈(206；306)与所述弹簧元件(228；328)连接，并且能运动地布置在所述空气通道(212；312)中，并且其中，所述空气通道(212；312)具有环形形状，并且构造用于全面地接收所述呈环形的线圈(206；306)，其中，所述方法(400)具有如下步骤：

以如下方式偏置(402)所述线圈(206；306)，即，引起所述线圈(206；306)在所述空气通道(212；312)中横向于在所述空气通道(212；312)里面的所述永磁场的磁通量(222；322)的振荡运动(224；324)；和

借助电磁感应，基于所述线圈(206；306)的振荡运动(224)在所述线圈(206；306)内生成(404)电流。