特許 6389822 誘導発電機及び該誘導発電機を使用する電流発生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6389822

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】誘導発電機及び該誘導発電機を使用する電流発生方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 35/04 20060101AFI20180903BHJP

【ＦＩ】

   H02K35/04

【請求項の数】10

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2015-541078(P2015-541078)

(86)(22)【出願日】2013年10月28日

(65)【公表番号】特表2016-500242(P2016-500242A)

(43)【公表日】2016年1月7日

(86)【国際出願番号】EP2013072486

(87)【国際公開番号】WO2014072197

(87)【国際公開日】20140515

【審査請求日】2016年8月22日

(31)【優先権主張番号】102012220419.9

(32)【優先日】2012年11月9日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】500045121

【氏名又は名称】ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＺＦ ＦＲＩＥＤＲＩＣＨＳＨＡＦＥＮ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100154003

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 憲一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100186716

【弁理士】

【氏名又は名称】真能 清志

(72)【発明者】

【氏名】エドゥアルト ラフ

【審査官】 小林 紀和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−１９８４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−０７９６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５５７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２６３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０３１１２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−３０４０９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

永久磁場を発生させる少なくとも１つの永久磁石（130）と、前記永久磁場を導く少なくとも１つの還流プレート（106）と、コイル（108）と、ばね素子と、を備える誘導発電機（100）であって、前記永久磁石（130）及び前記還流プレート（106）の少なくとも一部分が、前記永久磁場が広がる間隙により互いに分離され、前記コイル（108）が前記ばね素子と接続され、前記コイル（108）の少なくとも一部分が、前記間隙（140）内に可動な状態で配置されている誘導発電機（100）において、前記ばね素子が、前記コイル（108）の偏向に対して、前記間隙（140）内の前記コイル（108）の前記部分の振動運動が、前記間隙（140）内部の前記永久磁場の磁束を横切る向きに作用するよう構成されており、
前記永久磁石（130）の第１極部（200）に接する第１還流プレート（106）、及び前記永久磁石（130）の第２極部（700）に接する第２還流プレート（606）を備え、前記第１還流プレート（106）は、前記永久磁石（130）の第１縦辺に沿い延在する第１曲部を、及び前記第２還流プレート（606）は、前記第１縦辺に対向する、前記永久磁石（130）の第２縦辺に沿い延在する第２曲部を備え、第１間隙（140）は前記第１極部（200）と前記第２曲部の間に、及び第２間隙（740）は前記第２極部（700）と前記第１曲部の間に位置し、前記コイル（108）の第１部分は前記第１間隙（140）内に、前記コイル（108）の第２部分は前記第２間隙（740）内に、可動な状態で配置されていることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項2】

請求項１に記載の誘導発電機（100）であって、前記永久磁石（130）、前記還流プレート（106）、及び前記ばね素子の端部は、前記誘導発電機（100）の支承構造（102）に固定的に取り付けられていることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の誘導発電機（100）であって、前記少なくとも１つの永久磁石（130）は、前記コイル（108）内部に配置されていることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項4】

請求項１乃至３の何れか一項に記載の誘導発電機（100）であって、前記コイル（108）は、前記振動運動を実行可能であるよう、前記コイル（108）の巻回面を通って走る回転軸を中心に回転可能な状態で支承されていることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか一項に記載の誘導発電機（100）であって、前記ばね素子は、第１薄板曲げばね（114）及び第２薄板曲げばね（116）を備え、該第１薄板曲げばね（114）及び第２薄板曲げばね（116）の間で、前記コイル（108）を前記間隙（140）内で振動可能な状態で支承していることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項6】

請求項１〜５の何れか一項に記載の誘導発電機（100）であって、前記ばね素子は、前記コイル（108）の電気接触のための導電体として対応することを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項7】

請求項１〜６の何れか一項に記載の誘導発電機（100）であって、前記コイル（108）は心部無しで構成されていることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項8】

請求項２〜７の何れか一項に記載の誘導発電機（100）であって、前記コイル（108）はコイル枠（110）に囲まれており、該コイル枠（110）は、前記ばね素子の端部に対向する、前記ばね素子の更なる端部と接続されていることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項9】

請求項１〜８の何れか一項に記載の誘導発電機（100）であって、前記振動運動に起因して前記コイル（108）から供給される交流電圧の初期極性を検出する、検出ユニットを備えることを特徴とする誘導発電機（100）。

【請求項10】

誘導発電機（100）を使用する電流発生方法（500）であって、該誘導発電機（100）は、永久磁場を発生させる少なくとも１つの永久磁石（130）と、前記永久磁場を導く少なくとも１つの還流プレート（106）と、コイル（108）と、ばね素子と、を備える誘導発電機（100）であって、前記永久磁石（130）及び前記還流プレート（106）の少なくとも一部分が、前記永久磁場が広がる間隙により互いに分離され、前記コイル（108）が前記ばね素子と接続され、前記コイル（108）の少なくとも一部分が、前記間隙（140）内に可動な状態で配置されており、
前記永久磁石（130）の第１極部（200）に接する第１還流プレート（106）、及び前記永久磁石（130）の第２極部（700）に接する第２還流プレート（606）を備え、前記第１還流プレート（106）は、前記永久磁石（130）の第１縦辺に沿い延在する第１曲部を、及び前記第２還流プレート（606）は、前記第１縦辺に対向する、前記永久磁石（130）の第２縦辺に沿い延在する第２曲部を備え、第１間隙（140）は前記第１極部（200）と前記第２曲部の間に、及び第２間隙（740）は前記第２極部（700）と前記第１曲部の間に位置し、前記コイル（108）の第１部分は前記第１間隙（140）内に、前記コイル（108）の第２部分は前記第２間隙（740）内に、可動な状態で配置されており、
前記方法は：
前記間隙（140）内の前記コイル（108）の前記部分の振動運動が、前記間隙（140）内部の前記永久磁場の磁束を横切る向きに作用するよう、前記コイル（108）を偏向するステップ（502）と、
前記コイル（108）の前記振動運動に基づく電磁誘導により、前記コイル（108）内で電流を発生させるステップ（504）と、を備える方法（500）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘導発電機及び該誘導発電機を使用する電流発生方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

例えば無線スイッチに使用されている、すでに既知の電磁エネルギ変換器は、基本的に常に同一の原理を使用している。永久磁石を備えた磁石システムが動くこと、または磁心自体が動くことにより、磁石回路内の磁束に急激な変化が引き起こされ、これにより磁心上に静止して位置するコイルに、誘導により電気エネルギを発生させるというものである。一般的にこのシステムは、切換え過程の間、磁石回路における複雑な磁気極性反転を使用している。

【0003】

既知のシステムの発電機において発生する大きな騒音を改善するために、永久磁石又は磁心がはね返る際の損失を最小限とする構想があり、これは切換え過程における摩擦損失の上昇と関連する。効率を向上させるために、回転する発電機により変速機と共にエネルギを変換することが更に可能である。

【0004】

ドイツ国特許出願公開第10112072号公報は、操作ユニットを備えたスイッチ素子を開示している。操作ユニットは、操作ユニットの動きをエネルギ変換器に伝達可能であるよう、レバー機構を介し、スイッチ素子のエネルギ変換器と作動接続する。これによりエネルギ変換器は、操作ユニットの作動のための機械エネルギの少なくとも一部を、電気エネルギに変換する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ドイツ国特許出願公開第10112072号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

こうした背景に鑑み、本発明により、改良型の誘導発電機及び独立請求項に記載したとおりの改良型の電流発生方法が達成される。有利な実施形態は、従属請求項及び以下の記述から明らかとなる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

誘導発電機に関しては、以下の関係性により電気エネルギが算出される。
E_e = E_m - E_v
E_v = E_vm + E_vmg + E_ve
この場合、以下のとおりである:
E_e = 電気エネルギ
E_m = 機械エネルギ
E_v = 損失エネルギ
E_vm = 機械的損失エネルギ
E_vmg = 磁気的損失エネルギ
E_ve = 電気的損失エネルギ

【0008】

ここで提案された本発明の構想は、エネルギ変換のために、非常に重い磁石システムに替えて発電機のコイルを動かした場合、誘導発電機の効率性を著しく向上可能であるという認識に基づくものである。

【0009】

エネルギ式を参照することで、この考察がより明確に示される。運動エネルギ又は移動エネルギに関しては、以下のとおりである：
E_kin. = 0.5 × m × V²
この場合、以下のとおりである:
E_kin. = 運動エネルギ
m = 質量
V = 速度
発電機の電気エネルギは、以下のように算出される：
E_el. = U²× t / R
この場合、以下のとおりである：
Ε_el. = 電気エネルギ
U = 電圧
t = 時間
R = 電気抵抗
V ≒ U

【0010】

そのため、質量又は時間を高めること又は電気抵抗を低減することに替えて、速度又は電圧を高めるのに注力することは、鉄回路の磁束密度が本質的にある程度にまでのみ増大可能という事実を考慮すると、特に効果的である。なぜなら、磁気的に柔らかい最善の材料でも、約2.4Tの最大磁束密度のみが達成可能であるためである。もちろん、磁束密度又は磁場を可及的に高く維持することが望ましいが、費用の観点からも、磁束密度を1.8乃至2.0Tの領域内で選択することが有意義であろう（Fe,FeSiの場合）。

【0011】

本発明の実施形態により、電磁エネルギ変換の効率性を決定的に改善可能である。それにより、鉄回路の比較的重い素子である磁石又は磁心を、短い経路上で可及的速やかに加速し、サイクルの最後で可及的速やかに制動するステップが省略可能である。

【0012】

ここで提案された構想により、さもなくば、はね返る際に無駄になってしまうエネルギの大部分を変換可能である。更に、騒音の発生を低減し、発電機の寿命を延ばすことが可能である。ここで提案された誘導発電機の効率性が高いのは、比較的重く、可動の磁石システムを加速するための力をもはや使用しないという事実による。副次的な作用として、可動部分の線状の支承部における機械的損失、並びに、比較的固有周波数が低いことに起因して、システムが実際の振動スペクトルで不所望な共鳴振動に陥り、無線スイッチが不所望な無線信号に至りかねないエネルギを発生させる危険性が無くなる。

【0013】

ここで提案されたアプローチにより、磁心を完全に逆転させることが不要になる。これにより、さもなくば磁心に使用される材料又は最終的な焼き戻しのための、高度な要件が不要になるため、システムの費用を低減可能である。磁気的損失は全く受けないか、又はあったとしてもごく僅かである。本発明の実施形態に従って構成された誘導発電機は、効率性を低減させる変速機及び機械的に敏感で複雑な構成を必要とせず、特に自律型無線システム用に最適な電気機械式エネルギ変換器を構成するための、全ての基準を組み合わせたものである。その基準の中には、構造空間が小さい、エネルギ密度が高い、効率性が高い、起動経路が短い、起動力が僅かである、騒音の発生が僅かである、エネルギ量が可及的に一定である、機能が作動速度に左右されない、温度変化に対する堅牢性、機械的堅牢性、並びに製造コストが低い等が含まれている。

【0014】

上述のアプローチは、自律型無線システムへの需要の高まりに対応したものである。自立型無線システムは、KNX-RF,ZigBe,Bluetooth Low Energy又はW-LANのような複雑な無線プロトコルを、高い送信性能を備え、及び複数回の繰り返しが可能であるよう実現すべき状況にある。こうしたことは、まれに見る高性能の発電機（0.7乃至2mWs）によってのみ可能である。この場合、既知のエネルギ変換器を単に大きくしても目的を達成することはできない。なぜならそうしたシステムは、操作力及び寸法が更に増大し、騒音の発生が増加しているため、その有用性が除外されるか又は弱められているためである。以下に記述される誘導発電機は、小さな構成寸法で大きなエネルギ収量が要求される、そうした適用領域のために使用可能である。

【0015】

永久磁場を発生させる少なくとも１つの永久磁石と、永久磁場を導く少なくとも１つの還流プレートと、コイルと、ばね素子と、を備える誘導発電機であって、永久磁石及び還流プレートの少なくとも一部分が、永久磁場が広がる間隙により互いに分離され、コイルがばね素子と接続され、コイルの少なくとも一部分が、間隙内に可動な状態で配置されている誘導発電機において、ばね素子が、コイルの偏向に対して、間隙内のコイルの部分の振動運動が間隙内部の永久磁場の磁束を横切る向きに作用するよう構成されていることを特徴とする誘導発電機である。

【0016】

誘導発電機又は発電機とは、電磁誘導により電流又は電圧を発生させるよう構成された装置である。この種の誘導発電機は、例えば自律型無線スイッチと共に使用可能である。こうした自律型無線スイッチは、例えば照明装置のスイッチをオン及びオフするために使用される。少なくとも１つの永久磁石又は持続磁石は、例えば鉄、コバルト、ニッケル又はフェライト又はこれらの金属の複数からなる合金を含むことが可能であり、永久磁場の静磁場を形成するよう構成される。永久磁石は一個で構成可能であり、対向する側に反対の極であるS極及びN極を備える。例えば、永久磁石は対向する側に高い透磁率を有する材料性の磁極片を備えることができる。永久磁石の極性に応じて、一方の磁極片をN極に、他方の磁極片をS極として構成できる。磁極片の助けにより、永久磁石により発生された磁束を定められた方法で導き、分配できる。代替的に、永久磁石は複数個で構成可能であり、例えば、少なくとも２個又は複数個の永久磁石素子から組立てることができる。

【0017】

一実施形態により、そうした２個の永久磁石素子は、各々が独立した永久磁石となり、共通の接続プレートを介して互いに接続される。この場合、２個の永久磁石素子は接続プレート上で間隔を空けて支承され、一方の永久磁石素子のN極及び他方の永久磁石素子のS極が、接続プレートの表面上に支承され、対応して全体でU字型の永久磁石を構成する。U字型の永久磁石の極面は一つの平面上に存在可能であり、振動運動はこの平面に対して平行に発生可能である。接続プレートは、磁束を個々の永久磁石の間で最適に導くよう、平坦な矩形のプレートとして構成可能である。還流プレートは、磁束の環状の流れを確保するために、材料、構成、寸法に関して接続プレートと類似させることが可能、又は同一とすることが可能である。永久磁石及び還流プレートは互いに対向して配置可能であり、例えば、２つの永久磁石素子の還流プレートと接続プレートを、構成される磁石システムの上側又は下側として構成する。磁石システムの構成により発生される環状の磁束に基づき、永久磁石は間隙内に２つの対向する磁束の流れを備える。

【0018】

コイルは１本又は複数本の、例えば銅製の電線巻回部を備えることが可能である。従ってコイルは、一実施形態により巻回面に平行して、更なる実施形態により巻回面を走る回転軸を中心に偏向可能な状態で、少なくとも１つの間隙内に支承されるよう、ばね素子と接続されている。コイルは、ばね素子により可能な振動運動にコイルが誘導されるよう、誘導発電機の偏向手段により偏向可能である。

【0019】

振動運動とは弱められた振動であり、振動の強度は、ばね素子の特定の構造及び／又は特定のばね力に左右され、時間と共に弱まり、最終的に止む。磁束又は磁束の流れを横切る向きに発生するコイルの振動を介して、コイルの巻回部に電気的な交流電流が誘導される。１つ又は複数のばね素子を使用可能であり、ばね素子はコイルを支承し、コイルの振動運動を可能にする。ばね素子は、例えば屈曲ばね、ねじりばね、引張ばね又は圧縮ばね等の適切な構成のばねとすることができる。

【0020】

誘導発電機の一実施形態により、永久磁石、還流プレート、及びばね素子の端部は、誘導発電機の支承構造に、固定的又は定位置に取り付けることができる。この実施形態には、磁石システムの比較的重い素子を静止させて電流発生に使用可能である、という利点が特にあり、これにより騒音の発生が低減され、誘導発電機の寿命を延ばすことができる。支承構造が重い磁石を加速することによる負荷に耐える必要が無いため、同様に誘導発電機の構造寸法も低減可能である。支承構造は、誘導発電機のハウジング又はハウジングの一部分とすることが可能である。ばね素子により、支承構造及び従って永久磁場に対し、コイルを可動な状態で支承できる。

【0021】

一実施形態により、永久磁石及び還流プレートは間隙により互いに分離可能である。従って、永久磁石と還流プレートの間に接触点を存在させなくてよい。更に、間隙内のコイルは可動な状態で配置できる。この場合、コイル全体が間隙の内部に位置可能である。ばね素子はコイルの偏向に対して、間隙内のコイルの振動運動が、間隙内部の永久磁場の磁束を横切る向きに作用するよう構成可能である。有利にも振動運動は、コイルにおいて互いに対向する直線運動を備えることができる。

【0022】

誘導発電機は、永久磁場が磁場回路を構成し、磁場回路の磁束が永久磁石の第１極から間隙の第１部分、還流プレート、間隙の第２部分を経て、永久磁石の第２極へと流れるよう構成可能である。この場合、コイルの第１巻回部半分は間隙の第１部分に配置可能であり、コイルの第２巻回部半分は間隙の第２部分に配置可能である。巻回部半分は、コイルの互いに対向する側に配置可能である。従って有利にも、コイルの両巻回部半分が最強の磁石効果にさらされるよう確保可能である。対応して、簡単な手段で電流発生の際の効率性を高めることが可能である。

【0023】

コイルの中心軸は、間隙の第１部分及び第２部分を経て、磁束に対して平行又は略平行に走ることができる。コイルの巻回部はコイルの中心軸の周りを走るため、中心軸は、巻回部を含むコイルの巻回面に対して直交できる。コイルの方向が磁束に対して直角であるため、有利にも、振動運動によりコイルの巻回部に最大電圧を誘導可能である。

【0024】

更なる実施形態により、誘導発電機は、永久磁場の第１の磁束の流れを発生させる第１永久磁石と、第１の磁束の流れを導く第１還流プレートと、永久磁場の第２の磁束の流れを発生させる第２永久磁と、第２の磁束の流れを導く第２還流プレートと、を備える。この場合、第１磁場回路内の第１の磁束の流れは、第１永久磁石の第１極から、間隙の第１部分及び第１還流プレートを経て、第１永久磁石の第２極へと流れ、第２磁場回路内の第２の磁束の流れは、第２永久磁石の第１極から、第２還流プレート及び間隙の第２部分を経て、第２永久磁石の第２極へと流れる。特にこの場合、コイルの第１巻回部半分は間隙の第１部分に配置可能であり、コイルの第２巻回部半分は間隙の第２部分に配置可能である。例えば、第１還流プレート及び第２還流プレートは、各々U字型にカーブして構成可能であり、各永久磁石は、U字型の還流プレートの脚部の内側に支承され、更なる脚部の内側に覆われる。従って、両磁束の流れが更に環状になり、各磁石システム内を流れるようすることが可能である。２つの、互いに独立して作動可能な磁束の流れにより永久磁石を構成する冗長性に加えて、この実施形態には、誘導発電機を特に簡単にカプセル化し、所望される防塵性及び／又は防水性を達成する可能性がある。なぜなら、U字型のバッキングプレートにより、敏感なコイルばねシステムを完全に保護すべく包囲しているため、第１及び第２バッキングプレートの間の１つの間隙を閉鎖するのみであるためである。

【0025】

一実施形態により、少なくとも１つの永久磁石をコイル内部に配置可能である。この場合、コイルは永久磁石に対して可動な状態で配置できる。永久磁石を配置することで、誘導発電機を非常にコンパクトに構成できる。

【0026】

コイルは、振動運動を実行可能であるよう、コイルの巻回面を通って走る回転軸を中心に回転可能な状態で支承できる。この場合、十分なエネルギを発生可能とするのに、コイルがわずかに偏向するのみで十分である。

【0027】

この場合、永久磁石の第１極部に接する第１還流プレート、及び永久磁石の第２極部に接する第２還流プレートを備えることが可能である。極部は、磁極片又は永久磁石の端部により実現できる。第１還流プレートは、永久磁石の第１縦辺に沿い延在する第１曲部を、及び第２還流プレートは、第１縦辺に対向する、永久磁石の第２縦辺に沿い延在する第２曲部を備えることができる。縦辺は、極部の間を走る、永久磁石の中心軸に平行に走ることが可能である。第１間隙は永久磁石と第１曲部の間に、及び第２間隙は永久磁石と第２曲部の間に位置可能である。この場合、コイルの第１部分は第１間隙内に、コイルの第２部分は第２間隙内に、可動な状態で配置可能である。

【0028】

上述の実施形態においては、誘導発電機のばね素子は、第１薄板曲げばね及び第２薄板曲げばねを備えることが可能である。これらの間で、間隙内のコイルを振動可能な状態で支承できる。薄板曲げばねは、コイルの適切な振動を確保するために、省コストかつ省構造空間で使用可能である。薄板曲げばねにより、いわゆるばね平行四辺形を構成可能である。このばね平行四辺形により、コイルは特に均一に、長く継続して振動可能となる。これにより、誘導発電機の効率性をさらに増強可能である。

【0029】

薄板曲げばねの代替として、コイルに振動を発生させて補助する他の素子、例えば板ばね又は膜を、ばね素子の内部で又はばね素子として使用可能である。

【0030】

一実施形態により、ばね素子はコイルの電気接触のための導電体として対応可能である。そのためにばね素子の部分は、振動運動によりコイルから供給される交流電流を集電するための接触素子を備える。従って、コイル内で誘導された電流を例えばコイルと電力消費装置の間へと導くためにも、ばね素子を使用可能である。有利にも、２つの互いに電気的に絶縁されたばね素子を使用可能である。このばね素子を介して、コイルを電気的に接触させることが可能であり、また、コイルを誘導発電機の支承構造に対して可動な状態で支承可能である。例えば、コイルの電気接続部を２つの薄板曲げばねを介して接触させることが可能であり、その際、薄板曲げばねは互いに電気的に絶縁されている。この実施形態により分離型の集電器を省力可能であるため、構造空間が省略できる。

【0031】

特に、誘導発電機のコイルを心部無しで構成可能である。このようにして、特に重量を僅かに抑えて構成可能である。従って、ごく僅かな抵抗に抗して、非常に迅速にコイルが静止位置から振動に移動可能であり、振動自体も非常に高い周波数を備えることができる。このようにして、誘導発電機の効率性も向上可能である。

【0032】

コイルはコイル枠により囲むことができる。コイル枠は、支承構造に固定されたばね素子の端部に対向する、ばね素子の更なる端部と接続可能である。従ってコイル枠を介して、ばね素子のばね力を、損失を僅かに押さえかつ均一にコイルに伝達可能である。同時にこの実施形態により、コイルの巻回部内で発生された電流を、例えばばね素子に一体化された接触部を介して集電すべく、ばね素子に容易に転送可能である。コイルの両側に配置された薄板曲げばねを、ばね素子として使用した場合、例えばコイル枠は２つの延長部を備えることが可能である。コイル枠を支持するよう、薄板曲げばねの端部を、各々の延長部内に係合可能である。

【0033】

更に、コイル枠はコイルを偏向するための操作素子を備えることができる。操作素子は、例えば操作舌部の形状で構成可能であり、操作者の手が届き易く、かつコイルが静止状態から２つの対向方向に偏向可能であるよう配置できる。操作素子を解除した後、コイルは振動運動を開始可能である。

【0034】

誘導発電機は、振動運動に起因してコイルから供給される交流電圧の初期極性を検出する、検出ユニットを備えることができる。初期極性は、偏向に続く振動運動の初期方向に依存し、従ってコイルの偏向方向に依存する。対応して検出ユニットは、振動運動に起因してコイルから供給される交流電流の初期方向を検出するよう構成可能である。これにより、例えば振動運動の準備のため、２つの対向方向のいずれにコイルが操作素子により偏向されたか決定できる。このようにして、いずれの方向に誘導発電機の操作素子が動かされたかを知ることができる。このようにして、例えばスイッチオン操作及びスイッチオフ操作を区別可能である。

【0035】

本発明は更に、誘導発電機を使用する電流発生方法に関し、誘導発電機は、永久磁場を発生させる少なくとも１つの永久磁石と、永久磁場を導く還流プレートと、コイルと、ばね素子と、を備える誘導発電機であって、永久磁石及び還流プレートの少なくとも一部分が、永久磁場が広がる間隙により互いに分離され、コイルがばね素子と接続され、コイルの少なくとも一部分が、間隙内に可動な状態で配置されており、方法は：
間隙内のコイルの少なくとも一部分の振動運動が、間隙内部の永久磁場の磁束を横切る向きに作用するよう、コイルを偏向するステップと、
コイルの振動運動に基づく電磁誘導により、コイル内で電流を発生させるステップと、を備える。

【0036】

本発明のこのような形態においても、有利にも、ここで提案された本発明の構想を実行可能である。

【図面の簡単な説明】

【0037】

本発明は、添付の図面を参照して例示的に詳説される。

【図1A】本発明の一実施形態による誘導発電機の平面図である。

【図1B】図１Ａの誘導発電機の断面図である。

【図1C】図１Ａの誘導発電機の斜視図である。

【図1D】図１Ａの誘導発電機の分解図である。

【図2A】本発明の更なる実施形態による誘導発電機の平面図である。

【図2B】図２Ａの誘導発電機の断面図である。

【図3A】本発明の更なる実施形態による誘導発電機の平面図である。

【図3B】図３Ａの誘導発電機の断面図である。

【図4】本発明の更なる実施形態による誘導発電機の断面図である。

【図5】本発明の一実施形態による、誘導発電機を使用する電流発生方法のフローチャートである。

【図6】本発明の更なる実施形態による誘導発電機の平面図である。

【図7】図６の誘導発電機の断面図である。

【図8】図６の誘導発電機の更なる断面図である。

【図9】図６の誘導発電機の更なる断面図である。

【図10】図６の誘導発電機の分解図である。

【図11】図１０の誘導発電機の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

本発明の好適な実施形態に関する以下の記載において、種々の図面に記された類似の作用を有する素子に関しては同一又は類似の符号を使用し、これら素子を繰り返して記載することを控えている。

【0039】

以下の図面により、本発明による誘導発電機の原則的な構成を図示する。図に記載された代表的な誘導発電機は、特に自律型無線スイッチを作動するために使用可能である。

【0040】

図１Ａは、本発明の一実施形態による誘導発電機100の平面図である。図１は、支承構造102、ばね素子104、還流プレート106、コイル枠110内のコイル108および２つの集電器112を示す。

【0041】

図１に示された誘導発電機100において、ばね素子104が、第１薄板曲げばね114及び第２薄板曲げばね116から組立てられる。第１及び第２薄板曲げばね114,116は各々、コイル108及び還流プレート106の脇を平行に走る。コイル108は、平坦な矩形の巻回部として構成され、還流プレート106に覆われているため、図１では部分的にのみ示される。薄板曲げばね114,116により構成されたばね素子104の端部118は、支承構造102に固定され、更なる端部120は、コイル108を支承するコイル枠110の２つの延長部122と係合する。従ってコイル108は、ばね素子104を介して間接的にのみ支承構造102と接続し、ばね素子104により可動又は振動可能な状態で誘導発電機100に支承されている。

【0042】

図示において舌部形状に構成された、コイル枠110の操作素子124により、コイル108を偏向可能であり、ローレンツ力を利用してコイル108の巻回部内で電流を発生させるために、ばね素子104の助けにより、図１では見えない誘導発電機100の磁石システムの磁場においてコイル108を振動させることができる。コイル枠110を介してコイル108と連結されたばね素子104の一部は、接触素子126を構成する。接触素子126を介して、コイル108内で誘導された電流が、接触素子126と接続された集電器112へと流れ、そこでタップに接続可能である。集電器112は、還流プレート106と部分的に重なって配置可能である。

【0043】

支承構造102を介して、誘導発電機100は、例えば壁面等の対象物に固定可能である。そのためには、例えばねじ等である適切な固定素子を使用可能である。コイル108が振動する間、コイル108は動いているが、一方支承構造102、磁石システム並びに磁石システムにより作用を受ける磁石回路は静止状態にある。誘導発電機100が対象物に固定されていると、コイル108は振動の間に動くことになるが、一方支承構造102、磁石システム及び対象物は静止状態にある。

【0044】

図１Ｂは、本発明の一実施形態による、図１Ａの線Ｂ−Ｂに沿った、図１Ａの誘導発電機100の断面図である。この図においては、特に既述の誘導発電機100の磁石システム128及びコイル108に対する磁石システム128の配置を良好に確認できる。磁石システム128は、還流プレート106及び還流プレート106に対向して位置する永久磁石130から組立てられる。永久磁石130は、この図では、第１永久磁石素子132、第２永久磁石素子134、及び第１永久磁石素子132を第２永久磁石素子134と連結する接続プレート136から構成される。第１永久磁石素子132はそのN極により、第２永久磁石素子はそのS極により、金属製の接続プレート136と接触し、全体でＵ字型の永久磁石130を構成する。永久磁石130においては、第１永久磁石素子132が第１極を、第２永久磁石素子134が第２極を、接続プレート136がヨークを構成する。磁石システム128は、複数の矢印で示された永久磁場138を構成する。図１Ｂにおいては、永久磁場138の磁束は反時計回りに流れる。永久磁石130と還流プレート106の間にある間隙140内には、コイル108が、第１薄板曲げばね114及び第２薄板曲げばね116により永久磁場138内で可動な状態で支承される。コイル108は、操作素子により偏向された後に、図１Ｂの水平方向矢印に示される相対移動142の方向に振動可能である。

【0045】

図１Ｂが示すように、磁石システム128は静止して構成されている。磁石システム128は、実質的に２つの永久磁石素子132,134から構成される。永久磁石素子132,134は、一方の側面上で還流鉄板又は接続プレート136と間隙無く磁気的に連結され、及び第２還流鉄板又は還流プレート106と連結されている。磁石システム128は、間隙140により磁気的に閉鎖されている。従って間隙140内に、２つの一定で対向方向の磁場、又は磁場の流れが発生される。間隙140内には、鉄心の無いコイル108の、軽量で平坦な四角形の巻回部がある。コイル108は可動な状態で支承されており、間隙140に沿う相対移動142が可能である。

【0046】

図１Ｃは、本発明の一実施形態による、図１Ａの誘導発電機100を斜視図で示す。この図では、ばね素子104によりコイル108が支承されているのを見ることができる。図示のように、ここでは互いに平行して配置された、２つの薄板曲げばね114,116から支承部が構成される。ばね素子104の一方の端部118において、両ばね端部がハウジング又は支承構造102内に固定される。更なる端部120は、コイル本体又はコイル枠110に固定される。こうした配置により、第１ばね114及び第２ばね116が平行四辺形の形状で、矢印で示された方向142A,142Bに平行に変形し、コイル108は略平行運動の、振動の相対運動が可能であり、従って非常に良好な振動体が構成できる。この構想の本質的な利点は、機械的損失が、ばね114,116の内部摩擦に起因する無視できる程度の機械的損失、及びコイル108の振動運動の間の空気抵抗に起因する機械的損失のみということである。更にコイル108内の電気抵抗損失が加わるが、この電気抵抗損失はいかなる発電機でも発生するものである。第１薄板ばね114及び第２薄板ばね116は互いに電気的に絶縁されているため、同時に集電目的又はコイル108の電気的接続のために使用可能である。コイル108の端部電線は、直接的又は間接的に、追加接触ピンにより更なるばね端部120に接触可能である。第１端部領域118のばね端部は、片側又は両側をばね接触部として構成可能であり、随意の電子モジュールに、極めて容易かつ省コストで接触可能である。

【0047】

図１Ｄは、本発明の一実施形態による、図１Ａの誘導発電機100を分解図で示す。この図では、「ばね平行四辺形」として構成されたばね素子104を良好に認識できる。「ばね平行四辺形」104によりコイル108を支承することが有利ではあるが、必ずしも必須というわけではない。コイル108を、例えば単純な板ばね又は膜により、振動可能な状態で支承することも可能である。ねじりばね、引張ばね又は圧縮ばねを組み合わせた単純な旋回式支承部又は線形支承部も可能である。この場合ばね素子114,116は、集電のために柔軟箔、滑り接触又は電線を使用可能である。

【0048】

以下に、図１Ａ乃至図１Ｄに示された、本発明の一実施形態による誘導発電機100の機能に関して詳説する。

【0049】

発電機100を操作するためには、操作者はコイル本体110の操作舌部124を摘み、両方向142A,142Bの一方方向に、所定の経路又は所定の力で偏向し、急激に放す。コイル108は一定の磁場138内で振動を始め、ローレンツの法則によりコイル108内で電気エネルギが誘導される。電気エネルギは、送信モジュールに供給されるために、両振動接触ばね又は薄板曲げばね114,116により集電される。相互誘導により規定されて、コイル108の振幅は、消費装置の性能に応じて、コイル本体110が静止するまで減衰する。ばね素子104のばね定数及びコイル108の重量により、パルス幅が制御される。この場合、損失は実質的に振動の間の空気抵抗及びコイル108の銅巻回部の抵抗損失を合わせたものである。この構想により達成可能な効率は、65%と80%の間である。エネルギ変換器100の磁石システム128の鉄回路は、従来のシステムと比較すると、磁石システムの部分領域のみで使用され、従って高度の磁気特性を要求せず、システムの費用が著しく低減される。誘導発電機100は、交流電流を発生させる。極性、例えば第１半正弦の極性を計測し、方向認識のために使用可能である。従って、発電機100の作動方向に応じて、しかも追加の符号器接触部無しで、例えば「オン」及び「オフ」信号を生成し、使用可能である。

【0050】

既述したように及び以下の図面で示すように、エネルギ変換器100の磁石システム128は異なる態様で構成可能である。

【0051】

図２Ａ及び図２Ｂは、誘導発電機100の更なる実施形態を示す。

【0052】

図２Ａは、例示的な誘導発電機100の平面図を示す。図２Ａは、誘導発電機100の実施形態の上部側が、図１Ａに示されたものに大部分で対応し、違いは、図２Ａに示された誘導発電機100の幅がより狭く構成されており、集電器112が還流プレート106に重なっていないことを示す。

【0053】

図１Ａ乃至図１Ｄ、並びに図２Ａ及び図２Ｂに示された誘導発電機100の違いは、特に図２Ｂの断面図を参照すると明らかである。ここでは、永久磁石130が１つのみの磁石で構成され、他の実施形態と比較すると、磁石の方向がコイル108の巻回部と平行に走り、２つの磁極片200を備える。この場合磁石回路128は、２つの磁極片200を有するより大きな磁石130を備え、各側に設けられる。バッキングプレート又は還流プレート106は、更に間隙140により、磁石システム128の残りの部分から局所的に分離されて配置されている。ここで示された構成により、永久磁場138の磁束密度が、永久磁石130の極面で明らかに高められる。磁束密度は、磁石130の極面と磁極片200の極面の間の関係性から算出される。

【0054】

図３Ａ及び図３Ｂは、誘導発電機100の更なる実施形態を示す。

【0055】

図３Ａに示された誘導発電機100の実施形態は、平面図において、図１Ａに示されたものと大部分で対応しており、違いは、図３Ａに示された誘導発電機100では、還流プレート106が集電器112の上部に配置されていることである。

【0056】

図３Ｂに示された断面図は、他の実施形態と比較して、ここで示された誘導発電機100が追加的に第３永久磁石素子300及び第４永久磁石素子302を備え、これらは還流プレート106と結合して更なる永久磁石304を構成することを示す。更なる永久磁石304は間隙140により分離され、永久磁石130に対して鏡対象に位置し、永久磁石130と共に磁石システム128を構成する。

【0057】

図４は、誘導発電機100の更なる実施形態の断面図を示す。この図では、磁石回路128は永久磁石130及び更なる永久磁石304から構成されるが、Ｕ字型に曲げられた、２つの還流プレート106が使用されている。永久磁場138は、この場合対応して第１の磁束の流れ400及び第２の磁束の流れ402に分離される。コイル108は、ここでは還流プレート106のＵ字型により構成される間隙140内に配置されるため、コイルの第１巻回部半分404は第１の磁束の流れ400に、コイルの第２巻回部半分406は第２の磁束の流れ402にさらされる。特に、図４で選択された構成により、例えば防塵性又は防水性のある実施形態が所望される場合、発電機100を簡単にカプセル化できる。

【0058】

当然のことながら、図示の実施形態に加え、磁石システム128の更なる上部構造が可能である。重要なのは、コイル108の巻回部半分404,406が可及的に強い磁場138で振動可能であることである。誘導発電機100の可動の振動システムは、非常にコンパクトかつ軽量に構成されている。この場合コイル108は、外部からの振動が極めて強い場合にのみ、不所望な振動に陥る。「誤った」無線信号が発生されることを防ぐために、振動体又はコイル108を、操作者により、スイッチハウジングに対して静止位置及び端位置にブロック可能である。更なる可能性として、誘導された電圧を計測し、所定のレベルを超えた電圧上昇のみをスイッチ信号として分類することがある。

【0059】

図５は、誘導発電機を使用して電流を発生させる方法500の実施形態のためのフローチャートを示す。方法500は、上記又は以下の図１Ａ乃至図４で詳述された誘導発電機に関連して、有利に実行可能である。ステップ502において、誘導発電機の操作素子の操作者は、ばね素子により可動な状態で支承されたコイルを、所定の量又は所定の力で偏向する。その結果コイルは、誘導発電機内の永久磁場の磁束を横切る向きの振動運動を実行する。ステップ504において、コイルの振動運動に基づく電磁誘導により、コイルの巻回部内に電流が誘導される。適切な接触部を介して、電流が、例えば自律型無線スイッチを作動するためタップに接続される。

【0060】

図６は、本発明の更なる実施形態による誘導発電機100の平面図である。誘導発電機100は、支承構造102、第１還流プレート106及び第２還流プレート606を備える。還流プレート106,606は、固定されて支承構造102と接続されている。コイル枠110に支承されたコイル108は、第１薄板曲げばね114及び第２薄板曲げばね116から組み立てられたばね素子により、支承構造102及び還流プレート106,606に対して可動な状態で支承されている。薄板曲げばね114,116は、誘導発電機100の、互いに対向する側に配置されている。還流プレート106,606は、薄板曲げばね114,116の間に配置されている。支承構造102及び還流プレート106,606の配置は、クランプ650により固定される。クランプ650は、薄板曲げばね114,116の間で中央に配置されている。

【0061】

誘導発電機100は、支承構造102を介して例えば壁面等の対象物に固定可能である。そのために、例えばねじ等である適切な固定素子を使用可能である。誘導発電機100の作動時に、コイル108が振動運動を実行する際、支承構造102及び還流プレート106,606は静止状態にある。

【0062】

図７は、本発明の一実施形態による、図６の線Ｄ−Ｄに沿った、図６の誘導発電機100の断面図である。この図においては、支承構造102、還流プレート106,606、クランプ650及びコイル枠110により支承されるコイル108が認識できる。還流プレート106,606の間に、永久磁石130が配置されている。この実施形態により、永久磁石130は２つの任意の磁極片200,700を備える。図示の薄板曲げばね116の開放端部は、コイル108の電気接触のための電気接触部として使用可能である。

【0063】

永久磁石130は、磁極片200,700の間に配置されている。永久磁石130は、矩形の断面を備える。磁極片200,700はプレート状に構成され、永久磁石130の互いに対向する側面に接する。磁極片200,700は、永久磁石130の極部を構成する。この実施形態により、第１磁極片200はS極として、第２磁極片700はN極として機能する。

【0064】

第１還流プレート106の中央部分は、第１磁極片200の、永久磁石130と反対側の表面上に支承されている。第１磁極片200は、例えば中央に配置された凸部を備え、凸部は第１還流プレート106の貫通孔内に係合する。これにより、第１磁極片200が第１還流プレート106に対してずれることを防止可能である。第１還流プレート106の中央部分の対向する両端部には、第１還流プレート106の短曲部及び長曲部が接する。短曲部及び長曲部は、図７では下方向である同一方向を向いているため、第１還流プレート106は、略Ｕ字型に成形されている。曲部は、第１還流プレート106の中央部分に対して各々略直角をなし、永久磁石130の方向に曲げられている。第１還流プレート106の中央部分は、短曲部の側で第１磁極片200の縁部で終了するが、長曲部の側では、第１磁極片200の対向する縁部を超えて延在する。第１還流プレート106の短曲部は、ここでは左側に配置され、第１磁極片200の縁部に沿い、永久磁石130の縁部をやや超えて延在する。第１還流プレート106の短曲部は、第１磁極片200の縁部及び永久磁石130の縁部に接触可能である。第１還流プレート106の長曲部は、ここでは右側に配置され、第１磁極片200の縁部に沿い、永久磁石130の縁部及び第２磁極片700の縁部を超えて延在する。この場合、第１還流プレート106の長曲部は、中央部分の突出部のために第１磁極片200の縁部を超え、磁極片200,700及び永久磁石130に対して間隔を有する。

【0065】

第２還流プレート606の中央部分は、第２磁極片700の、永久磁石130と反対側の表面上に支承されている。第２磁極片700は、例えば中央に配置された凸部を備え、凸部は第２還流プレート606の貫通孔内に係合する。これにより、第２磁極片700が第２還流プレート606に対してずれることを防止可能である。第２還流プレート606の中央部分の対向する両端部には、第２還流プレート606の短曲部及び長曲部が接する。短曲部及び長曲部は、図７では上方向である同一方向を向いているため、第２還流プレート606は、略Ｕ字型に成形されている。曲部は、第２還流プレート606の中央部分に対して各々略直角をなし、永久磁石130の方向に曲げられている。第２還流プレート606の中央部分は、短曲部の側で第２磁極片700の縁部で終了するが、長曲部の側では、第２磁極片700の対向する縁部を超えて延在する。第２還流プレート606の短曲部は、ここでは右側に配置され、第２磁極片700の縁部に沿い、永久磁石130の縁部をやや超えて延在する。第２還流プレート606の短曲部は、第２磁極片700の縁部及び永久磁石130の縁部に接触可能である。第２還流プレート606の長曲部は、ここでは左側に配置され、第２磁極片700の縁部に沿い、永久磁石130の縁部及び第１磁極片200の縁部を超えて延在する。この場合、第２還流プレート606の長曲部は、中央部分の突出部のために第２磁極片700の縁部を超え、磁極片200,700及び永久磁石130に対して間隔を有する。

【0066】

第１還流プレート106の短曲部と第２還流プレート606の長曲部は、誘導発電機100の同一側に配置されている。第１還流プレート106の短曲部と第２還流プレート606の長曲部は、部分的に互いに重なり合う。第２還流プレート606の長曲部は、第１還流プレート106の中央部の、第１磁極片200と反対側の表面の高さにまでほぼ延在する。第１還流プレート106の短曲部及び第２還流プレート606の長曲部の重なり合う領域は、第１間隙140により互いに分離される。コイル108の第１部分は、第１間隙140内に配置されている。第１還流プレート106の短曲部及び第２還流プレート606の長曲部の、間隙140に向いた側の表面は、各々カーブを備える。カーブは、第１間隙140内部のコイル108の第１部分の、移動半径に適合されている。永久磁石130により発生された永久磁場は、間隙140を横断する。第１間隙140内部のコイル108の第１部分は、間隙140を横断する永久磁場の磁力線に対し略垂直に動く。第１還流プレート106の長曲部と第２還流プレート606の短曲部は、誘導発電機100の同一側に配置されている。

【0067】

第１還流プレート106の長曲部と第２還流プレート606の短曲部は、部分的に互いに重なり合う。第１還流プレート106の長曲部は、第２還流プレート606の中央部の、第２磁極片700と反対側の表面の高さにまでほぼ延在する。第１還流プレート106の長曲部及び第２還流プレート606の短曲部の重なり合う領域は、第２間隙740により互いに分離される。コイル108の第１部分に対向する第２部分は、第２間隙740内に配置されている。第１還流プレート106の長曲部及び第２還流プレート606の短曲部の、第２間隙740に向いた側の表面は、各々カーブを備える。カーブは、第２間隙740内部のコイル108の第２部分の、移動半径に適合されている。永久磁石130により発生された永久磁場は、第２間隙740を通過する。第２間隙740内部のコイル108の第2部分は、第２間隙740を通過する永久磁場の磁力線に対し略垂直に動く。

【0068】

支承構造102は、第１還流プレート106の、第１磁極片200と反対側の表面に平坦に接する。この実施形態により、支承構造102は延長部を備える。延長部は、第１還流プレート106の貫通開口内に係合する。クランプ650は、支承構造102の外側表面及び第２還流プレート606の外側表面に沿って延在し、支承構造102の延長部と対向する、支承構造102のリセス内で第１鉤部と係合し、第２還流プレート606の切欠内で第２鉤部と係合する。

【0069】

コイル枠110は、外周溝を備えた矩形環として構成される。溝内には、コイル108を構成する巻回部又はコイル108を構成する複数の巻回部が配置されている。周囲の溝に、コイル108の巻回面が巻きつけられる。コイル枠110に包囲された、コイル枠110の内側空間の内部に、永久磁石130が配置されている。コイル108の回転軸は、コイル108の巻回面を通り、並びに永久磁石130を横断して走る。

【0070】

図７では、コイル108の静止状態が示される。静止状態においては、コイル108の巻回面に直交するコイル108の中心軸は、永久磁石130の極の間を走る永久磁石130の中心軸に対して、やや傾斜している。コイル108は、永久磁石130に対して回転軸を中心に回転可能な状態で支承されている。この実施形態により、回転軸は還流プレート106,606の曲部の曲部輪郭に平行して走る。コイル108は、静止状態から、回転軸を中心に両回転方向に偏向可能であり、それにより永久磁場に起因して、電流が各々巻回部又はコイル108の巻回部に誘導される。

【0071】

図８は、本発明の一実施形態による、図７の誘導発電機100の更なる断面図を示す。コイル108の第１偏向位置が示される。図７で示された静止状態から、図８で示された第１偏向位置に至るために、第１間隙140にあったコイル108の第１部分は、第２還流プレート606の中央部分の方向へ、及び第２間隙740にあったコイル108の第２部分は、第１還流プレート106の中央部分の方向へ移動された。図示の第１偏向位置から、コイル108は振動運動を開始可能であり、振動運動の方向が矢印で示される。誘導発電機100は操作素子を備えることが可能であり、操作素子はコイル枠110に接続されている。操作素子を操作することにより、コイル108を第１偏向位置に移動させることができる。この際、コイルを支承する薄板曲げばね116に張力が与えられる。

【0072】

図９は、本発明の一実施形態による、図７の誘導発電機100の更なる断面図を示す。コイル108の第２偏向位置が示される。図７で示された静止状態から、図９で示された第２偏向位置に至るために、第１間隙140にあったコイル108の第１部分は、第１還流プレート106の中央部分の方向へ、及び第２間隙740にあったコイル108の第２部分は、第２還流プレート606の中央部分の方向へ移動された。図示の第２偏向位置から、コイル108は振動運動を開始可能であり、振動運動の方向が矢印で示される。操作素子が、図８に示された操作と反対の操作を行なうことにより、コイル108を第２偏向位置に移動させることができる。この際、コイルを支承する薄板曲げばね116に張力が与えられる。

【0073】

図８又は図９に示された偏向位置から、コイル108は薄板曲げばね116に駆動され、振動運動を実行可能であり、図８及び図９に矢印で示された移動方向に、交互に移動する。

【0074】

図１０は、本発明の一実施形態による、図６の誘導発電機100を分解図で示す。

【0075】

永久磁石130及び磁極片200,700は、各々が矩形プレートとして構成されている。コイル108は、矩形の断面を備える。コイル枠110は、循環する環として構成されている。環の内部には、永久磁石130及び磁極片200,700を配置可能である。

【0076】

薄板曲げばね114,116は各々U字型に構成されている。支承構造102及びコイル枠110は、スリット形状の受容素子1061,1062を備える。薄板曲げばね114,116を一方では支承構造102に、他方ではコイル枠110に固定するために、薄板曲げばね114,116の部分を受容素子1061,1062内に挿入可能である。この際図１０では、薄板曲げばね114用の受容素子1061,1062のみが認識できる。薄板曲げばね116用の受容素子は、図示の受容素子1061,1062と対応して構成されている。薄板曲げばね114の自由端は、組み立てられた状態で、薄板曲げばね116の自由端と対向する。コイル108は、薄板曲げばね114,116を介して電気的に接触可能である。

【0077】

支承構造102は、組立てられた状態で、第１還流プレート106の中央部分に対して平行に配置された基板、及び基板と間隔を空けた、２つの長方形の側壁を備える。側壁は、組立てられた状態で、還流プレート106,606用の横案内部材、並びに、任意に磁極片200,700及び永久磁石130用の横案内部材を構成する。側壁は、組立てられた状態で、コイル枠110の内部に導かれる。側壁は貫通開口1071,1072を備える。貫通開口1071,1072は、コイル枠110の回転軸として機能するピン1074を受容する。コイル108の回転軸は、貫通開口1071,1072を貫通する。

【0078】

コイル枠110には操作素子1080が配置される。操作素子1080を介して、コイル108を、静止状態から薄板曲げばね114,116の復元力に抗して偏向可能である。

【0079】

この実施形態により、コイル108は軸により回転可能な状態で支承され、誘導発電機100の作動時に、軸を中心に振動するよう構成されている。誘導発電機100の磁石システムは、磁石130を備えて構成されている。中間磁極片200,700は、ここでは平坦な四角形鉄板として構成されており、磁石130の体積を省くための代替物として備えられる。一実施形態により、発電機100は省コストのハードフェライト磁石を永久磁石130として装備可能であり、この場合、中間磁極片200,700を省略可能である。

【0080】

図１１は、本発明の一実施形態による、図１０の誘導発電機100を組立てた状態を示す。薄板曲げばね114が認識可能である。薄板曲げばね114の第１端部は、コイル枠110の受容素子1062内に挿入されている。第１端部と対向する薄板曲げばね114の端部は、支承構造102の受容素子1061により導かれるため、薄板曲げばね114の第２端部が開放され、電気接点として使用可能である。

【0081】

上述及び図示の実施形態は、単に例示的に選択されたものである。異なる実施形態を、全体として又は個々の特徴に関して組み合わせ可能である。１つの実施形態を、更なる実施形態の特徴により補完することもできる。実施形態は第１の特徴及び第２の特徴を「及び／又は」として結合した特徴を含むため，１つの実施形態による実施形態は第１の特徴と第２の特徴の双方を有し，更なる実施形態による実施形態は第１の特徴又は第２の特徴の何れか一方のみを有すると解釈可能である。

【符号の説明】

【0082】

100 誘導発電機
102 支承構造
104 ばね素子
106 還流プレート
108 コイル
110 コイル枠
112 集電器
114 第１薄板曲げばね
116 第２薄板曲げばね
118 ばね素子の端部
120 ばね素子の更なる端部
122 コイル枠の延長部
124 操作素子
126 接触素子
128 磁石システム
130 永久磁石
132 第１永久磁石素子
134 第２永久磁石素子
136 接続プレート
138 永久磁場
140 間隙
142A ばね移動方向
142B ばね移動方向
200 磁極片（第１極部）
300 第３永久磁石素子
302 第４永久磁石素子
304 更なる永久磁石
400 第１の磁束の流れ
402 第２の磁束の流れ
404 コイルの第１巻回部半分
406 コイルの第２巻回部半分
500 電流発生方法
502 偏向ステップ
504 発生ステップ
606 第２還流プレート
650 クランプ
700 第２磁極片（第２極部）
740 第２間隙
1061 受容素子
1062 受容素子
1071 貫通開口
1072 貫通開口
1074 ピン
1080 操作素子

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】