[發明專利]用于以壓電元件生成能量的方法和設備

有效

• 申請號: 201380045676.6
• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN104620496B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: V.克萊帕
• 申請（專利權）人: GSI亥姆霍茲重離子研究中心有限責任公司
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強;熊雪梅

本發明涉及具有多個磁場生成設備(2)、多個磁場相互作用裝置(3、18)以及多個壓電元件裝置(4)的能量生成設備(1、10、11、12)。在此，磁場生成裝置(2)形成并設置為使得由其產生的磁場在時間上改變。

技術領域

本發明涉及能量生成設備，具有至少一個磁場生成設備、至少一個磁場相互作用裝置以及至少一個形成為壓電元件裝置的能量生成裝置。此外，本發明涉及用于通過使用至少一個壓電元件裝置生成電能的方法。

背景技術

為產生電能，最一般地通常要求必須將機械運動轉化為電能。機械運動在此可通過不同的方式產生。例如，可構思在熱機、手搖柄上產生的或通過可再生能源形式(例如，風力、水力等)產生的機械能。特別地，在分散式設備中，與中央式發電廠(燃煤電廠、核電廠等)相比，存在的并且待轉換的功率是小功率。這特別地對于風力和水力發電廠(在水力發電廠的情況中，特別地針對小型水力發電廠)也成立，其中所產生的每單位機械功率小。也日益建議所謂的“energy harvesting(能量收集)”，其中由例如環境溫度波動、振動或空氣流動的來源產生能量。典型地，在此產生相對小的電功率，這特別地用于驅動帶有相對小的電力需求的移動裝置。

在風場中，例如典型地每個單獨的風輪驅動自己的發電機，其中每個風輪所產生的機械功率相對低。這通過相應地大量的風輪得以補償。因為例如為保留風能，發電機應盡可能安裝在風輪附近，以將傳輸損失保持為盡可能低，此外希望將發電機構造為相對小、輕并緊湊，以使其例如可有利地安置在風力發電設備的機艙內。

此外，當然總是應考慮經濟方面，其中這不僅涉及發電機自身的成本，而且特別地也應考慮安裝(固定在較高的塔架上)所要求的費用(以重新返回到風輪的示例)。

在多種產生電能的可能性中，在現有技術中已建議使用壓電元件。此壓電元件目前達到了可產生適合于驅動電氣裝置的電功率的水平。通過使用壓電元件的發電機例如在德國專利文獻DE 26 12 099 B1、德國公開文獻DE100 54 398 A1或德國專利申請DE 102009 033 403 A1中描述。但在此描述的全部發電機具有在運動的裝置和壓電元件之間的機械接觸。由此，產生了對于壓電元件的發電所要求的時變的機械壓力。在那里建議的發電機中，問題正是該時變的機械接觸。這部分地導致明顯的摩擦損失，導致不可忽略的機械磨損，部分地導致明顯的運行噪聲并且導致相應的機械磨損。此類發電機的另外的缺點是其對于即使很小的長度改變(例如，可通過熱變形或機械載荷容易地導致的長度改變)的敏感性。因為壓電元件的變形在運行中典型地僅在數十微米至數百微米的范圍內發生，所以“無意的”長度改變快速地達到或超過臨界范圍。因此，在目前的具有接觸的壓電發電機中要求提供緩沖元件，所述緩沖元件防止了機械過載?？傊?，這導致的明顯的缺點是，在此所建議的發電機對于大量的使用領域在技術上并且特別地在也在經濟上是不合適的。

雖然在現有技術中已建議了大量不同的發電設備并且其也已達到各發展水平，但總是存在改進的需求。

發明內容

因此，本發明的任務是建議一種相對于現有技術中已知的能量生成設備改進的能量生成設備。此外，本發明的任務在于建議一種相對于現有技術中已知的用于產生電能的方法改進的用于產生電能的方法。

本發明解決了此任務。