專利名稱：將機械能轉化為電能的裝置的制作方法
將機械能轉化為電能的裝置本發明涉及一種將機械能轉化為電能的裝置。本發明的一個目的是通過使用振動或其他運動為自動設備提供電能。這樣的設備被稱作能量轉換器(scavenger)。用于將械能轉換為電能的組件可以基于電力學原理、靜電學原理 或壓電原理，所述組件具有關于電壓、電流的不同特性和額外需要的 電路。電力學原理產生交流電壓，該組件越小，該電壓的幅度越低。壓 電原理在低電流容量時產生較高無負載電壓。靜電發生器為了產生電 能需要電路和初始負載。本發明的一個目的是實現機械驅動的發生器，該發生器優選為電 路和傳感器裝置產生工作電壓。本發明的另一個目的是將發生器實現 為小型化設備。根據本發明的裝置包括產生輔助電壓的壓電輔助發生器，和同輔 助發生器機械連接并產生電能的主發生器。在實現本發明的第一方式中，主發生器是電力發生器并且輔助發 生器產生給同步整流器的供電電壓，該整流器將電力發生器的交流輸 出轉換為直流電壓。可選地，輔助發生器進一步提供脈沖用于同步該 同步整流器。在實現本發明的第二方式中，主發生器是靜電發生器并且輔助發 生器為主發生器生成初始電量以及為控制電路生成電源電壓。或者， 輔助發生器進一步提供脈沖用于同步控制電路。在兩個例子中，可以進一步拓展本發明，其中將主發生器產生的 電能提供給轉換器并且其中將轉換器的輸出連接到緩沖電池組。或 者，通過整流二極管將緩沖電池組同輔助發生器的直流輸出相連接。參照下文描述的具體實施例的闡述，本發明的這些和其他方面將 十分清楚。
圖1是本發明的第一具體實施例的框圖，圖2是第二具體實施例的框圖，以及 圖3詳細示出第一具體實施例的。根據圖1的具體實施例包括壓電輔助發生器1和電力主發生器8。 所述兩個發生器通過機械結構9相互連接以提供機械輸入能量，如振 動。輔助發生器1產生具有高內阻的高電壓。因此輔助發生器1只能 可以產生非常低的電流。將輸出電壓通過二極管3和電容2整流。電力主發生器8產生交流電壓，該電壓對于半導體電路和由普通 二級管整流而言是非常低的。因此，電力主發生器8的輸出電壓由同 步整流器5整流。下文參照圖3對其進行詳細解釋。通過升壓轉換器 6將同步整流器5的輸出電壓轉換成例如3V的電壓，將該電壓提供 給緩沖電池組7。在根據圖1的具體實施例中，僅在開始階段需要壓電輔助發生器 的整流輸出電壓。之后，該整流輸出電壓被經由二極管4的電池組7 的電壓代替。然而，因為電池組7不必將電量保持到下一開始，壓電 輔助發生器l是有優勢的。在根據圖2的具體實施例中，使用靜電發生器11而不是電動主 發生器8。通過電容容量的變化得到電能，同樣，該容量變化是由機 械驅動引起的。這個原理需要初始負載和電流控制。這些功能在控制 電路12中實現，該控制電路將輔助發生器10的輸出電壓作為初始負 載和供電電壓。轉換器6將控制電路12的輸出電壓轉換成適合未顯示負載例如 半導體電路的電壓。輔助發生器和元件2、 3、 4、 7在圖1中已經給 出描述。圖3中，控制電路13為同步整流器5和升壓轉換器6 (圖1)提 供控制脈沖。同步整流器5包括四個場效應晶體管14、 15、 16、 17 和電容18。控制電路13有兩個輸入19、 20，其接收電力主發生器8
的輸出并生成同控制電路13的輸出21、 22、 23、 24相連接的場效應 晶體管14到16的控制信號。由電感器25和另外兩個場效應晶體管 26、 27實現升壓轉換器6 (圖l)。兩者皆由控制電路13的輸出28、 29提供的控制信號控制。或者，控制電路13可以與輔助發生器同步。這需要在兩個發生 器1、 8之間有相位穩定耦合9。
權利要求
1、一種將機械能轉化為電能的裝置，包括產生輔助電壓的壓電輔助發生器(1)和同所述輔助發生器(1)機械連接并產生電能的主發生器(8、11)。
2、 根據權利要求1的裝置，其中所述主發生器是電力發生器(8)， 并且其中所述輔助發生器(O為同步整流器產生供電電壓，所述整 流器將所述電力發生器的交流輸出轉換為直流電壓。
3、 根據權利要求2的裝置，其中所述輔助發生器(1)進一步提 供用于同步所述同步整流器(5)的脈沖。
4、 根據權利要求1的裝置，其中所述主發生器是靜電發生器 (11)，并且其中所述輔助發生器(1)為所述主發生器(11)生成初始電量以及為控制電路(12)生成供電電壓。
5、 根據權利要求4的裝置，其中輔助發生器(1)進一步提供用 于同步所述控制電路(12)的脈沖。
6、 根據權利要求2到5的裝置，其中由所述主發生器(8、 11) 產生的電能提供給轉換器(6)，并且其中所述轉換器(6)的輸出連 接到緩沖電池組(7)。
7、 根據權利要求6的裝置，其中所述緩沖電池組(7)通過整流 二極管(4)同所述輔助發生器(1)的直流輸出相連接。
全文摘要
本發明涉及一種將機械能轉化為電能的裝置，包括產生輔助電壓的壓電輔助發生器和同該輔助發生器機械連接并產生電能的主發生器。
文檔編號H02N2/18GK101164224SQ200680013861
公開日2008年4月16日 申請日期2006年4月21日 優先權日2005年4月27日
發明者C·德佩, T·迪鮑姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司