[发明专利]用于将机械振动能转化为电能的机电发电机和方法

权利要求书

1.一种具有机电发电机的振动能收集器，所述机电发电机包括 的机电装置用于在该机电装置的输出端处将环境振动能转化为电能， 该输出端能够连接到要由所述机电发电机驱动的外部电路，该机电装 置具有适于在一频率下以振荡振幅共振的可振动弹簧安装质量体、用 于通过确定在所述输出端处的电输出来检测振荡振幅的检测器、用于 通过将检测到的电输出与和预定最大阈值相对应的电输出阈值进行 比较来确定检测到的振荡振幅是否高于预定最大阈值的比较器、以及 用于响应于所述比较器操作为将所述振荡振幅调节至不大于所述预 定最大阈值的值的调节器。

2.根据权利要求1所述的振动能收集器，其中，所述调节器包 括至少一个用于所述机电装置的输出电压的调压器，该至少一个调压 器适于在输出电压超过阈值电压时引起机电装置的所述输出端短路。

3.根据权利要求2所述的振动能收集器，其中，所述调压器包 括至少一个齐纳二极管。

4.根据权利要求2所述的振动能收集器，其中，所述调节器包 括两个跨所述机电装置的交流电输出端连接的调压器，这两个调压器 均具有预定的击穿电压，并跨交流电输出端以电流相反的构造串联连 接。

5.根据权利要求2所述的振动能收集器，其中，所述调节器包 括跨所述机电装置的直流电输出端连接的调压器，该调压器具有预定 的击穿电压。

6.根据权利要求2所述的振动能收集器，其中，所述调节器包 括：跨所述机电装置的交流电输出端连接的两个第一调压器，这两个 调压器均具有预定的击穿电压，并跨交流电输出端以电流相反的构造 串联连接；连接到所述调压器的整流器；以及跨所述整流器的直流电 输出端连接的第二调压器，该第二调压器具有预定的击穿电压。

7.根据权利要求2所述的振动能收集器，其中，所述调节器包 括跨所述机电装置的交流电输出端连接的整流器，该整流器结合有各 自具有预定的击穿电压的多个调压器。

8.根据权利要求1所述的振动能收集器，其中，所述检测器适 于检测从所述机电装置输出的交流电流和交流电压。

9.根据权利要求8所述的振动能收集器，其中，所述比较器适 于计算由机电装置产生的电动势的值，并且将该值与电动势的预设值 比较。

10.根据权利要求1所述的振动能收集器，该振动能收集器还包 括用于对所述机电装置的电输出整流的整流器，并且所述检测器适于 检测从该整流器输出的直流电流和直流电压。

11.根据权利要求1所述的振动能收集器，该振动能收集器还包 括跨所述机电装置的输出端子连接的具有可变阻抗的分路阻抗元件， 其中所述调节器适于调节所述分路阻抗元件的阻抗，从而调节振荡振 幅。

12.根据权利要求11所述的振动能收集器，其中，当振荡振幅 不大于预定最大阈值时所述分路阻抗元件的阻抗较高，并且当振荡振 幅高于预定最大阈值时所述分路阻抗元件的阻抗较低。

13.根据权利要求1所述的振动能收集器，其中，所述调节器适 于响应于检测振幅提供对振幅的动态反馈控制。

14.根据权利要求13所述的振动能收集器，其中，动态反馈控 制是连续或间歇的。

15.一种利用机电发电机将环境振动能转化为电能的方法，该方 法包括以下步骤：

(a)提供具有机电发电机的振动能收集器，该机电发电机包括 机电装置，该机电装置用于在其输出端处将环境振动能转化为电能， 该输出端能够连接到要由所述机电发电机驱动的外部电路，该机电装 置具有适于在共振频率下以振荡振幅共振的可振动弹簧安装质量体；

(b)使所述机电装置受到环境振动，从而使所述可振动弹簧安 装质量体振动而在所述输出端处产生输出电压；以及

(c)在输出电压高于预定最大阈值的值时通过使所述输出端短 路将输出电压控制在预定最大阈值以下，从而将振荡振幅调节至不大 于预定最大阈值的值。