[发明专利]将机械能转化为电能的装置

说明书

本发明涉及一种将机械能转化为电能的装置。

本发明的一个目的是通过使用振动或其他运动为自动设备提供电能。这样的设备被称作能量转换器(scavenger)。

用于将械能转换为电能的组件可以基于电力学原理、静电学原理或压电原理，所述组件具有关于电压、电流的不同特性和额外需要的电路。

电力学原理产生交流电压，该组件越小，该电压的幅度越低。压电原理在低电流容量时产生较高无负载电压。静电发生器为了产生电能需要电路和初始负载。

本发明的一个目的是实现机械驱动的发生器，该发生器优选为电路和传感器装置产生工作电压。本发明的另一个目的是将发生器实现为小型化设备。

根据本发明的装置包括产生辅助电压的压电辅助发生器，和同辅助发生器机械连接并产生电能的主发生器。

在实现本发明的第一方式中，主发生器是电力发生器并且辅助发生器产生给同步整流器的供电电压，该整流器将电力发生器的交流输出转换为直流电压。可选地，辅助发生器进一步提供脉冲用于同步该同步整流器。

在实现本发明的第二方式中，主发生器是静电发生器并且辅助发生器为主发生器生成初始电量以及为控制电路生成电源电压。或者，辅助发生器进一步提供脉冲用于同步控制电路。

在两个例子中，可以进一步拓展本发明，其中将主发生器产生的电能提供给转换器并且其中将转换器的输出连接到缓冲电池组。或者，通过整流二极管将缓冲电池组同辅助发生器的直流输出相连接。

参照下文描述的具体实施例的阐述，本发明的这些和其他方面将十分清楚。

图1是本发明的第一具体实施例的框图，

图2是第二具体实施例的框图，以及

图3详细示出第一具体实施例的。

根据图1的具体实施例包括压电辅助发生器1和电力主发生器8。所述两个发生器通过机械结构9相互连接以提供机械输入能量，如振动。辅助发生器1产生具有高内阻的高电压。因此辅助发生器1只能可以产生非常低的电流。将输出电压通过二极管3和电容2整流。

电力主发生器8产生交流电压，该电压对于半导体电路和由普通二级管整流而言是非常低的。因此，电力主发生器8的输出电压由同步整流器5整流。下文参照图3对其进行详细解释。通过升压转换器6将同步整流器5的输出电压转换成例如3V的电压，将该电压提供给缓冲电池组7。

在根据图1的具体实施例中，仅在开始阶段需要压电辅助发生器的整流输出电压。之后，该整流输出电压被经由二极管4的电池组7的电压代替。然而，因为电池组7不必将电量保持到下一开始，压电辅助发生器1是有优势的。

在根据图2的具体实施例中，使用静电发生器11而不是电动主发生器8。通过电容容量的变化得到电能，同样，该容量变化是由机械驱动引起的。这个原理需要初始负载和电流控制。这些功能在控制电路12中实现，该控制电路将辅助发生器10的输出电压作为初始负载和供电电压。

转换器6将控制电路12的输出电压转换成适合未显示负载例如半导体电路的电压。辅助发生器和元件2、3、4、7在图1中已经给出描述。

图3中，控制电路13为同步整流器5和升压转换器6(图1)提供控制脉冲。同步整流器5包括四个场效应晶体管14、15、16、17和电容18。控制电路13有两个输入19、20，其接收电力主发生器8的输出并生成同控制电路13的输出21、22、23、24相连接的场效应晶体管14到16的控制信号。由电感器25和另外两个场效应晶体管26、27实现升压转换器6(图1)。两者皆由控制电路13的输出28、29提供的控制信号控制。

或者，控制电路13可以与辅助发生器同步。这需要在两个发生器1、8之间有相位稳定耦合9。