專利名稱：將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置的制作方法
將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置本發(fā)明涉及一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)使用振動(dòng)或其他運(yùn)動(dòng)為自動(dòng)設(shè)備提供電能。這樣的設(shè)備被稱作能量轉(zhuǎn)換器(scavenger)。用于將械能轉(zhuǎn)換為電能的組件可以基于電力學(xué)原理、靜電學(xué)原理 或壓電原理，所述組件具有關(guān)于電壓、電流的不同特性和額外需要的 電路。電力學(xué)原理產(chǎn)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(shí)產(chǎn)生較高無(wú)負(fù)載電壓。靜電發(fā)生器為了產(chǎn)生電 能需要電路和初始負(fù)載。本發(fā)明的一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)機(jī)械驅(qū)動(dòng)的發(fā)生器，該發(fā)生器優(yōu)選為電 路和傳感器裝置產(chǎn)生工作電壓。本發(fā)明的另一個(gè)目的是將發(fā)生器實(shí)現(xiàn) 為小型化設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括產(chǎn)生輔助電壓的壓電輔助發(fā)生器，和同輔 助發(fā)生器機(jī)械連接并產(chǎn)生電能的主發(fā)生器。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一方式中，主發(fā)生器是電力發(fā)生器并且輔助發(fā) 生器產(chǎn)生給同步整流器的供電電壓，該整流器將電力發(fā)生器的交流輸 出轉(zhuǎn)換為直流電壓。可選地，輔助發(fā)生器進(jìn)一步提供脈沖用于同步該 同步整流器。在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二方式中，主發(fā)生器是靜電發(fā)生器并且輔助發(fā) 生器為主發(fā)生器生成初始電量以及為控制電路生成電源電壓?；蛘?， 輔助發(fā)生器進(jìn)一步提供脈沖用于同步控制電路。在兩個(gè)例子中，可以進(jìn)一步拓展本發(fā)明，其中將主發(fā)生器產(chǎn)生的 電能提供給轉(zhuǎn)換器并且其中將轉(zhuǎn)換器的輸出連接到緩沖電池組。或 者，通過(guò)整流二極管將緩沖電池組同輔助發(fā)生器的直流輸出相連接。參照下文描述的具體實(shí)施例的闡述，本發(fā)明的這些和其他方面將 十分清楚。

圖1是本發(fā)明的第一具體實(shí)施例的框圖，圖2是第二具體實(shí)施例的框圖，以及 圖3詳細(xì)示出第一具體實(shí)施例的。根據(jù)圖1的具體實(shí)施例包括壓電輔助發(fā)生器1和電力主發(fā)生器8。 所述兩個(gè)發(fā)生器通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)9相互連接以提供機(jī)械輸入能量，如振 動(dòng)。輔助發(fā)生器1產(chǎn)生具有高內(nèi)阻的高電壓。因此輔助發(fā)生器1只能 可以產(chǎn)生非常低的電流。將輸出電壓通過(guò)二極管3和電容2整流。電力主發(fā)生器8產(chǎn)生交流電壓，該電壓對(duì)于半導(dǎo)體電路和由普通 二級(jí)管整流而言是非常低的。因此，電力主發(fā)生器8的輸出電壓由同 步整流器5整流。下文參照?qǐng)D3對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)解釋。通過(guò)升壓轉(zhuǎn)換器 6將同步整流器5的輸出電壓轉(zhuǎn)換成例如3V的電壓，將該電壓提供 給緩沖電池組7。在根據(jù)圖1的具體實(shí)施例中，僅在開始階段需要壓電輔助發(fā)生器 的整流輸出電壓。之后，該整流輸出電壓被經(jīng)由二極管4的電池組7 的電壓代替。然而，因?yàn)殡姵亟M7不必將電量保持到下一開始，壓電 輔助發(fā)生器l是有優(yōu)勢(shì)的。在根據(jù)圖2的具體實(shí)施例中，使用靜電發(fā)生器11而不是電動(dòng)主 發(fā)生器8。通過(guò)電容容量的變化得到電能，同樣，該容量變化是由機(jī) 械驅(qū)動(dòng)引起的。這個(gè)原理需要初始負(fù)載和電流控制。這些功能在控制 電路12中實(shí)現(xiàn)，該控制電路將輔助發(fā)生器10的輸出電壓作為初始負(fù) 載和供電電壓。轉(zhuǎn)換器6將控制電路12的輸出電壓轉(zhuǎn)換成適合未顯示負(fù)載例如 半導(dǎo)體電路的電壓。輔助發(fā)生器和元件2、 3、 4、 7在圖1中已經(jīng)給 出描述。圖3中，控制電路13為同步整流器5和升壓轉(zhuǎn)換器6 (圖1)提 供控制脈沖。同步整流器5包括四個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管14、 15、 16、 17 和電容18?？刂齐娐?3有兩個(gè)輸入19、 20，其接收電力主發(fā)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(chǎng)效應(yīng) 晶體管14到16的控制信號(hào)。由電感器25和另外兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 26、 27實(shí)現(xiàn)升壓轉(zhuǎn)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(hào)控制?；蛘?，控制電路13可以與輔助發(fā)生器同步。這需要在兩個(gè)發(fā)生 器1、 8之間有相位穩(wěn)定耦合9。
權(quán)利要求
1、一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，包括產(chǎn)生輔助電壓的壓電輔助發(fā)生器(1)和同所述輔助發(fā)生器(1)機(jī)械連接并產(chǎn)生電能的主發(fā)生器(8、11)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述主發(fā)生器是電力發(fā)生器(8)， 并且其中所述輔助發(fā)生器(O為同步整流器產(chǎn)生供電電壓，所述整 流器將所述電力發(fā)生器的交流輸出轉(zhuǎn)換為直流電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中所述輔助發(fā)生器(1)進(jìn)一步提 供用于同步所述同步整流器(5)的脈沖。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述主發(fā)生器是靜電發(fā)生器 (11)，并且其中所述輔助發(fā)生器(1)為所述主發(fā)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(jù)權(quán)利要求4的裝置，其中輔助發(fā)生器(1)進(jìn)一步提供用 于同步所述控制電路(12)的脈沖。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2到5的裝置，其中由所述主發(fā)生器(8、 11) 產(chǎn)生的電能提供給轉(zhuǎn)換器(6)，并且其中所述轉(zhuǎn)換器(6)的輸出連 接到緩沖電池組(7)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中所述緩沖電池組(7)通過(guò)整流 二極管(4)同所述輔助發(fā)生器(1)的直流輸出相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，包括產(chǎn)生輔助電壓的壓電輔助發(fā)生器和同該輔助發(fā)生器機(jī)械連接并產(chǎn)生電能的主發(fā)生器。
文檔編號(hào)H02N2/18GK101164224SQ200680013861
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月27日
發(fā)明者C·德佩, T·迪鮑姆 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司