[发明专利]用于以压电元件生成能量的方法和设备

说明书

本发明涉及具有多个磁场生成设备(2)、多个磁场相互作用装置(3、18)以及多个压电元件装置(4)的能量生成设备(1、10、11、12)。在此，磁场生成装置(2)形成并设置为使得由其产生的磁场在时间上改变。

技术领域

本发明涉及能量生成设备，具有至少一个磁场生成设备、至少一个磁场相互作用装置以及至少一个形成为压电元件装置的能量生成装置。此外，本发明涉及用于通过使用至少一个压电元件装置生成电能的方法。

背景技术

为产生电能，最一般地通常要求必须将机械运动转化为电能。机械运动在此可通过不同的方式产生。例如，可构思在热机、手摇柄上产生的或通过可再生能源形式(例如，风力、水力等)产生的机械能。特别地，在分散式设备中，与中央式发电厂(燃煤电厂、核电厂等)相比，存在的并且待转换的功率是小功率。这特别地对于风力和水力发电厂(在水力发电厂的情况中，特别地针对小型水力发电厂)也成立，其中所产生的每单位机械功率小。也日益建议所谓的“energy harvesting(能量收集)”，其中由例如环境温度波动、振动或空气流动的来源产生能量。典型地，在此产生相对小的电功率，这特别地用于驱动带有相对小的电力需求的移动装置。

在风场中，例如典型地每个单独的风轮驱动自己的发电机，其中每个风轮所产生的机械功率相对低。这通过相应地大量的风轮得以补偿。因为例如为保留风能，发电机应尽可能安装在风轮附近，以将传输损失保持为尽可能低，此外希望将发电机构造为相对小、轻并紧凑，以使其例如可有利地安置在风力发电设备的机舱内。

此外，当然总是应考虑经济方面，其中这不仅涉及发电机自身的成本，而且特别地也应考虑安装(固定在较高的塔架上)所要求的费用(以重新返回到风轮的示例)。

在多种产生电能的可能性中，在现有技术中已建议使用压电元件。此压电元件目前达到了可产生适合于驱动电气装置的电功率的水平。通过使用压电元件的发电机例如在德国专利文献DE 26 12 099 B1、德国公开文献DE100 54 398 A1或德国专利申请DE 102009 033 403 A1中描述。但在此描述的全部发电机具有在运动的装置和压电元件之间的机械接触。由此，产生了对于压电元件的发电所要求的时变的机械压力。在那里建议的发电机中，问题正是该时变的机械接触。这部分地导致明显的摩擦损失，导致不可忽略的机械磨损，部分地导致明显的运行噪声并且导致相应的机械磨损。此类发电机的另外的缺点是其对于即使很小的长度改变(例如，可通过热变形或机械载荷容易地导致的长度改变)的敏感性。因为压电元件的变形在运行中典型地仅在数十微米至数百微米的范围内发生，所以“无意的”长度改变快速地达到或超过临界范围。因此，在目前的具有接触的压电发电机中要求提供缓冲元件，所述缓冲元件防止了机械过载。总之，这导致的明显的缺点是，在此所建议的发电机对于大量的使用领域在技术上并且特别地在也在经济上是不合适的。

虽然在现有技术中已建议了大量不同的发电设备并且其也已达到各发展水平，但总是存在改进的需求。

发明内容

因此，本发明的任务是建议一种相对于现有技术中已知的能量生成设备改进的能量生成设备。此外，本发明的任务在于建议一种相对于现有技术中已知的用于产生电能的方法改进的用于产生电能的方法。

本发明解决了此任务。