專利名稱：具有兩個運動部分的能量產(chǎn)生設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于將機械能轉換為電能的能量產(chǎn)生設備。本發(fā)明還涉及包含有能量 產(chǎn)生設備的無線獨立控制設備。
背景技術：
專利申請W02004/093299公開一種將機械能轉換為電能的轉換器。該轉換器包括 形成磁路的永久磁體和軟磁元件，以及圍繞一部分磁路的電線圈。軟磁元件和永久磁體安 裝為相對于彼此轉動，這使得當一個相對于另一個運動時能夠在通過線圈的磁路中產(chǎn)生通 量變化，從而在線圈中產(chǎn)生電流。文獻W02004/093299提供轉換器在獨立能量開關中的使用，也就是說，沒有能源 并且是無線的。當開關機械促動時，由通過線圈的磁通量的變化產(chǎn)生的電流能夠用于為無 線電信號發(fā)生器供電。無線電信號發(fā)送到遠程接收器，該接收器然后響應用于開關電氣設 備。當開關遠離接收器非常遠或者與接收器被許多障礙物間隔開時，產(chǎn)生的無線電信號并 不總是具有足夠的強度以系統(tǒng)地到達接收器。為了改善轉換器的性能水平，有必要例如增 大線圈的匝數(shù)，這增大開關的尺寸并且在考慮用于繞組的銅線的成本的情形下使得成本昂 貴很多。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有改善的性能同時保持小的體積(footprint)和適 當成本的上文所述類型的能量產(chǎn)生設備。該目的通過一種能量產(chǎn)生設備實現(xiàn)，該設備包括-勵磁線圈，其設置有中心開口，-磁路，該磁路通過線圈的中心開口并包括至少一個永久磁體和數(shù)個鐵磁元件，其特征在于，-永久磁體和鐵磁元件安置在固定部分和兩個運動部分中，_所述兩個運動部分安置在彼此平行的兩個轉動軸上并每個都可以采取兩個位 置，-所述設備包括用于在兩個運動部分的兩個位置之間轉動地促動它們以產(chǎn)生兩個 磁路狀態(tài)的裝置，所述兩個狀態(tài)為其中磁通量在一個方向通過線圈的第一狀態(tài)和其中磁通 量在相反方向通過線圈的第二狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，用于本發(fā)明的雙轉子系統(tǒng)，也就是說具有兩個運動部分的系統(tǒng)，使得 能夠明顯改善電流能量產(chǎn)生設備的性能水平。兩個運動部分的使用還使得能夠通過使得其 非常緊湊但不影響其性能水平而優(yōu)化設備的占地面積。兩個運動部分的使用使得能夠減小設備的促動力并增大運動部分的轉速，這在線 圈繞組導線中產(chǎn)生明顯的通量變化因此產(chǎn)生高的感生電壓。根據(jù)特定特征，在一個方向產(chǎn)生的磁通量等于在相反方向產(chǎn)生的磁通量的相反數(shù)。當磁路具有單一固定磁體或者兩個相同的運動磁體時，就是這種情況。根據(jù)本發(fā)明的另一特定特征，兩個運動部分在促動的第一部分中向促動裝置提供 阻力，在促動的第二部分中向促動裝置提供原動力。根據(jù)第一變型實施例，兩個運動部分每個包括永久磁體。根據(jù)第二變型實施例，兩個運動部分包括鐵磁元件，并且永久磁體是固定的。根據(jù)本發(fā)明的特定特征，促動裝置包括促動設備和用于轉動地驅動運動部分的裝 置。根據(jù)本發(fā)明的另一個特定特征，促動設備連接到第一運動部分，驅動裝置包括當 第一運動部分被促動時驅動第二運動部分的齒輪。在第一構型中，促動設備例如在垂直于移動部分的轉動軸的軸上促動。該構型對 于工業(yè)按鈕類型的應用是理想的。在第二構型中，促動設備例如在平行于移動部分的轉動軸的軸上促動。該構型對 于住宅電子開關類型應用是理想的。根據(jù)本發(fā)明，促動設備例如安置在彈簧上以在促動后將運動部分返回到它們的原 始位置。這樣，能夠產(chǎn)生兩倍的能量。本發(fā)明還涉及無線獨立控制設備，包括用于將機械能轉換為電能的上述類型的能 量產(chǎn)生設備，電能能夠為耦合到遠程接收模塊的無線電發(fā)生模塊供電。


其它特征和優(yōu)點將從下面參照作為例子給出并在附圖中示出的實施例的詳細描 述顯現(xiàn)，在附圖中圖1以分解視圖示出本發(fā)明的能量產(chǎn)生設備，圖2示出完全組裝好的本發(fā)明的能量產(chǎn)生設備，圖3示出圖2的設備，其蓋子被移除以使得能夠觀察到設備內(nèi)部，圖4示出根據(jù)變型實施例的本發(fā)明的設備，其中促動在平行于運動部分的轉動軸 的軸上執(zhí)行，圖5A和5B分別示出當運動部分各自包括永久磁體時在運動部分的第一位置和在 運動部分的第二位置的設備，圖6A和6B示意性地示出當運動部分是永久磁體時設備的操作原理并表明對于運 動部分的每個位置的磁通路徑，圖7示出設備的變型，其中永久磁體是固定的，運動部分由鐵磁元件制成。
具體實施例方式根據(jù)本發(fā)明的獨立電能產(chǎn)生設備1可用于通過外部機械作用例如手動改變通過 線圈2的磁通量而在勵磁線圈2中產(chǎn)生電流。這樣的設備1可被用于沒有內(nèi)部電流源的無線控制裝置。該控制裝置例如通過撥 動類型的開關或按鈕類型的開關手動促動，所述開關能夠控制電氣設備例如燈，并能夠不 受限制地定位在房間中的不同位置。控制設備包括意在接收獨立能量產(chǎn)生設備1的機械子 組件(未示出)和由能量產(chǎn)生設備給電的電子電路。該電子電路(未示出)一般包括存儲根據(jù)本發(fā)明的設備1產(chǎn)生的電能的裝置，例如電容器，從而使得電流量能夠被平穩(wěn)遞送，以 發(fā)送無線電信號到控制電氣設備的遠程接收器。采用的各種電子電路是已知的并且例如描 述在專利申請EP1238436和EP0836166中。根據(jù)本發(fā)明的電能產(chǎn)生設備1能夠實施用于例如燈控制的場合，以及位置檢測器 或機械壓力傳感器，其中測量的產(chǎn)生的電流量用于確定機械力是否已經(jīng)被施加。機械作用 被用于產(chǎn)生電流，該電流用于觸發(fā)例如警報或者信號設備或者如先前描述的給無線電發(fā)生 器給電。類似地，可以預見到這樣的應用，即其中機械作用被轉換為電能，用于例如給無線 電發(fā)生器給電。這樣的應用是例如能夠促動能量產(chǎn)生設備以發(fā)送消息到中心安全設備的斷 路器鎖。參照圖1-7，本發(fā)明的能量產(chǎn)生設備1 一般包括設置有中心開口的勵磁線圈2和通 過線圈2的中心開口的磁路3。線圈2具有由無磁性材料制成的銜鐵20，在銜鐵20上纏繞有N匝導電線的繞組 21。中心開口沿著縱軸(A)通過銜鐵20形成并具有適當尺寸以能夠被磁路3通過。磁路 形成為例如鉚接在兩個蓋板7a、7b之間的堆疊板的形式。磁路3包括至少一個永久磁體4a、4b、6和安置在至少一個固定部分和兩個運動部 分30a、30b中的鐵磁元件。兩個運動部分30a、30b每個安裝為繞軸轉動，它們的轉動軸彼 此平行。每個運動部分30a、30b在磁路中形成至少兩個間隙。運動部分相對于固定部分3 的移動產(chǎn)生通過線圈2的磁通變化，這導致在線圈2中產(chǎn)生電流。在磁路中的磁通由在運 動部分30a、30b相對于固定部分的位置的變化限定，在線圈2的端子上通過該磁通變化產(chǎn) 生的電壓取決于時間以及因此運動部分30a、30b相對于固定部分的位移速度。因此能量產(chǎn)生設備1包括促動運動部分30a、30b轉動的裝置。這些促動裝置一般 包括促動設備5、50和連接促動設備5、50到運動部分30a、30b的驅動裝置。在第一構型中 (圖2)，促動設備5、50可以例如在垂直于運動部分30a、30b的轉動軸的軸上被促動或者在 第二構型(圖4)中在平行于運動部分30a、30b的轉動軸的軸上促動。第一構型例如適合 用于按鈕類型控制設備，第二構型適合用于住宅控制開關類型控制設備。驅動裝置可以采 取不同形式。在圖3中，它們包括例如安置在與第一移動部分30a相同的轉動軸上的第一 齒輪31a，該第一齒輪與安置在第二移動部分30b的轉動軸上的第二齒輪31b嚙合。促動設 備5、50連接到其中一個齒輪。兩個齒輪中的一個轉動并因此移動部分的轉動驅動其它齒 輪以及因此的其它移動部分。促動設備5可以例如安置在彈簧8上以在每次促動后返回到 初始位置。根據(jù)本發(fā)明，兩個運動部分30a、30b可以采取兩個協(xié)同確定 (coordinateddetermined)的位置，其由借助于驅動裝置通過最終停止位置限定以在磁路 3上賦予兩種不同狀態(tài)。當促動設備5、50被壓下時，運動部分從一個位置變化到另一位置。 當運動部分30a、30b —起在第一位置時(圖5A、6A)，磁路3處于第一狀態(tài)，當運動部分30a、 30b 一起處于第二位置時(圖5B、6B)，磁路處于第二狀態(tài)。在磁路的第一狀態(tài)，線圈2被磁 通Fl在第一方向通過(圖6A)，并且在磁路3的第二狀態(tài)，線圈在與第一方向相反的方向被 磁通F2通過(圖6Bb)。這樣，線圈2經(jīng)歷強的磁通變化，其能夠用于在其繞組21中感生電 流。如果促動設備5、50在促動后返回到它的初始位置，例如借助于彈簧8，運動部分30a、 30b執(zhí)行向前和向后周期，也就是說，從一個位置變化到另一位置，然后返回到初始位置?？梢允褂迷摌嬓陀糜谔囟▓龊?。磁路3通過線圈2的中心開口，并且在線圈2外側包括對應運動部分30a、30b的 兩個位置的兩個不同路徑。取決于運動部分的位置，磁通Fl、F2因此采取在磁路3中的不 同路徑。這樣，以簡化的方式，磁路3的固定部分包括許多鐵磁元件，也就是說-第一部分32，其通過線圈2的中心開口，所述線圈在兩個方向的每一個被磁通 F1、F2通過，-兩個側部33a、33b，其在線圈2外側在第一部分32的兩側延伸，-兩個中心部分34a、34b，其彼此平行，從兩個側部間隔開，以根據(jù)運動部分30a、 30b采用的位置限定兩個由磁通采用的不同路徑。在運動部分30a、30b的第一位置(圖6A)中，每個運動部分30a、30b通過第一間 隙從相鄰的側部33a、33b間隔開，并通過第二間隙從中心部分34a、34b間隔開。在運動部 分30a、30b的第二位置(圖6B)中，每個運動部分通過第一間隙從相同的側部33a、33b間 隔開，通過第二間隙從另一中心部分34a、34b間隔開。根據(jù)上面限定的方案，各種構型可以應用于磁路，一般為了限制部件數(shù)量。中心部 分34a、34b可以形成為彈片(圖5A和5B)，其例如通過比移動部分30a、30b和側部33a、 33b之間以及移動部分30a、30b和中心部分34a、34b之間存在的間隙更大的間隙形成為與 兩個側部33a、33b間隔開。磁路3的固定部分形成例如兩個電路開口，其中移動部分30a、 30b被促動轉動。顯然，還可以預見到，可以使得多于兩個移動部分。在第一變型實施例中，兩個運動部分30a、30b每個包括永久磁體4a、4b。兩個永久 磁體4a、4b自然具有被磁效應吸引并在磁路3中對齊的趨勢。在運動部分30a、30b的第一 位置中，第一永久磁體4a的北極(N)面對第二永久磁體4b的南極(S)(圖6A)，在運動部分 的第二位置，第一永久磁體4a的南極面對第二永久磁體4b的北極(圖6B)。這樣，在從一 個位置轉換到另一位置時，運動部分首先在促動的第一部分中產(chǎn)生阻力，然后在促動的第 二部分中產(chǎn)生原動力。在運動部分的位置的每一個中，兩個永久磁體的磁化軸呈現(xiàn)V形狀 或者倒V形狀。這樣，在運動部分30a、30b的第一位置中(圖6A)，磁通Fl采取下面的路徑-磁路3的第一部分32，-第一側部33a，-第一永久磁體4a，-第一中心部分34a，_第二永久磁體4b，-第二側部33b，-磁路的第一部分。在運動部分的第二位置中(圖6B)，磁通F2采取下面的相反路徑-磁路3的第一部分32，-第二側部33b，_第二永久磁體4b，-第二中心部分34b，-第一永久磁體4a，
-第一側部33a，-磁路32的第一部分。這樣，兩個永久磁體4a、4b的使用使得能夠減小設備的促動力并增大運動部分在 促動的第二部分中的轉速，其在線圈2的繞組21的繞線中產(chǎn)生明顯的通量變化并因此產(chǎn)生 高的感生電壓。如果兩個永久磁體4a、4b是相同的，以及在每個移動部分和固定部分之間 形成的氣隙是相同的，當磁路3處于第一狀態(tài)時在磁路中產(chǎn)生的磁通Fl等于當磁路3處于 第二狀態(tài)時的磁通F2的相反數(shù)。在其中運動部分30a、30b在它們的兩個位置之間執(zhí)行向 前和相后周期的構型中，產(chǎn)生兩倍的能量，從而當運動部分30a、30b從它們的第一位置切 換到它們的第二位置時產(chǎn)生能量，以及當運動部分30a、30b返回到它們的第一位置時產(chǎn)生 能量°在本發(fā)明的設備的第二變型實施例中(圖7)，單個永久磁體定位在磁路3的固定 部分中，運動部分30a、30b包括兩個轉動鐵磁元件40a、40b。永久磁體6例如定位在磁路3 的兩個中心部分34a、34b之間。永久磁體6的磁化沿著垂直于運動部分30a、30b的轉動軸 的軸定向。當運動部分30a的一端面對永久磁體6的北極時，另一運動部分的一端面對永 久磁體6的南極，反之亦然。在該變型中，假定僅有一個永久磁體，兩個鐵磁元件30a、30b 彼此平行地布置。如在第一變型中，在從一個位置到另一位置的切換過程中，運動部分首先 在促動的第一部分中產(chǎn)生阻力，然后在促動的第二部分產(chǎn)生原動力。類似地，在該第二變型實施例中，兩個極化的運動鐵磁元件的使用使得能夠減小 設備的促動力并增大運動部分的轉速，這在線圈2的繞組21的繞線中產(chǎn)生明顯的通量變化 以及因此高的感生電壓。在該第二變型中，相當于用于第一變型實施例的兩個磁體4a、4b 的磁體6的使用使得能夠在兩個方向都產(chǎn)生相當于先前限定的磁通Fl和F2的磁通。如 先前的，可以通過在促動之后將運動部分30a、30b返回到它們的原始位置而產(chǎn)生兩倍的能 量。
權利要求
一種能量產(chǎn)生設備(1)，包括設置有中心開口的勵磁線圈(2)，磁路(3)，該磁路通過所述線圈的所述中心開口并包括至少一個永久磁體(4a，4b，6)和數(shù)個鐵磁元件，其特征在于所述永久磁體和所述鐵磁元件安置在固定部分和兩個運動部分(30a，30b)中，所述兩個運動部分(30a，30b)安裝在彼此平行的兩個轉動軸上并能夠各自采取兩個位置，所述設備包括用于在所述兩個運動部分(30a，30b)的兩個位置轉動地促動它們以產(chǎn)生磁路(3)的兩種狀態(tài)的裝置，所述兩種狀態(tài)為其中磁通(F1)在一個方向通過所述線圈(2)的第一狀態(tài)和其中磁通(F2)在相反方向通過所述線圈(2)的第二狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，在一個方向產(chǎn)生的所述磁通(Fl)等于在相 反方向產(chǎn)生的所述磁通(F2)的相反數(shù)。
3.如權利要求1或2所述的設備，其特征在于，所述兩個運動部分(30a，30b)在所述促 動的第一部分中向所述促動裝置提供阻力，在所述促動的第二部分中向所述促動裝置提供 原動力。
4.如權利要求1-3中任一項所述的設備，其特征在于，所述永久磁體(6)是固定的，并 且所述兩個運動部分(30a，30b)包括鐵磁元件(40a，40b)。
5.如權利要求1-3中任一項所述的設備，其特征在于，所述兩個運動部分(30a，30b)每 個包括永久磁體(4a，4b)。
6.如權利要求1-5中任一項所述的設備，其特征在于，所述促動裝置包括促動設備(5， 50)和用于驅動所述運動部分(30a，30b)轉動的裝置(31a，31b)。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，所述促動設備(5，50)連接到第一運動部分 (30a)，所述驅動裝置包括齒輪(31a，31b)，用于當所述第一運動部分(30a)被促動時驅動 第二運動部分(30b)。
8.如權利要求6或7所述的設備，其特征在于，所述促動設備(5)在垂直于所述運動部 分(30a，30b)的轉動軸的軸上促動。
9.如權利要求6或7所述的設備，其特征在于，所述促動設備(50)在平行于所述運動 部分(30a，30b)的轉動軸的軸上促動。
10.如權利要求6-9中任一項所述的設備，其特征在于，所述促動設備(5，50)安裝在彈 簧(8)上以在促動之后使所述運動部分(30a，30b)返回到它們的初始位置。
11.一種無線獨立控制裝置，包括用于將機械能轉換為電能的能量產(chǎn)生設備(1)，所 述電能能夠為耦合到遠程接收模塊的無線電發(fā)射模塊給電，其特征在于，所述能量產(chǎn)生設 備(1)是如權利要求1-10中任一項所限定的。
全文摘要
本發(fā)明涉及能夠產(chǎn)生設備(1)，包括具有中心開口的勵磁線圈(2)；和磁路，其延伸通過線圈的中心開口并包括轉速一個永久磁體(4a，4b，6)和多個安置在固定部分和兩個移動部分(30a，30b)中的鐵磁構件(33，34，32，40)，其特征在于，兩個移動部分((30a，30b)安裝在兩個平行的轉動軸上并能夠每個呈現(xiàn)兩個位置，以及特征在于，該設備包括用于在其兩個位置之間轉動(5，50)兩個移動部分(30a，30b)以產(chǎn)生磁路(3)的兩種狀態(tài)的裝置，所述兩種狀態(tài)為其中磁通(F1)在一個方向流動通過線圈的第一狀態(tài)和其中磁通(F2)在相反方向流動通過線圈的第二狀態(tài)。
文檔編號H02K35/02GK101965674SQ200980107580
公開日2011年2月2日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權日2008年3月4日
發(fā)明者克里斯琴·巴塔伊, 迪迪爾·維古勞克斯 申請人:施耐德電器工業(yè)公司