Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen sowie Verfahren zum Einstellen der Resonanzfre- guenz eines solchen Generators

Autonome, gegebenenfalls vernetzte Sensoren finden zunehmend Verbreitung. Autonom bedeutet hierbei, dass entsprechende Sensoren üblicherweise sowohl zur drahtlosen Kommunikation als auch zur drahtlosen Energieversorgung ausgebildet sind. Wahrend drahtlose Funktechnologien mittlerweile einen hohen technischen Reifegrad erreicht haben, der ihre Anwendung beispielsweise auch im Umfeld industrieller Anlagen, d.h. etwa im Bereich der Industrieautomatisierung, zulasst, ist dies bezuglich einer draht- beziehungsweise kabellosen Energieversorgung bislang noch nicht in entsprechender Weise der Fall. Zwar besteht zum Zwecke der drahtlosen Energieversorgung grundsatzlich die Möglichkeit, Batterien einzusetzen. Aufgrund der begrenzten Lebensdauer von Batterien und des noti- gen Wartungsaufwands beim Wechsel der Batterien ist dies jedoch in vielen Fallen mit erheblichen Nachteilen verbunden.

Sowohl im Zusammenhang mit Sensoren beziehungsweise Sensornetzwerken als auch für unterschiedliche andere technischen Gerate und Anwendungen, die auf Autarkie bei der Energieversorgung angewiesen sind, kann es daher zweckmäßig beziehungsweise erforderlich sein, benotigte elektrische Energie aus der Umwelt zu gewinnen. Eine solche Energiegewinnung aus der Umwelt ist insbesondere im Zusammenhang mit vergleichsweise kleinen mit elektrischer Energie zu versorgenden Geraten auch unter dem Begriff „Energy Harvesting" bekannt. Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen, wobei der Generator ein mechanisch schwingfahiges System mit einem Federsystem aufweist.

Ein solcher Generator ist beispielsweise aus dem Fachartikel Sensors and Actuators A 110 (2004) 344-349 „An electromagne- tic vibration-powered generator for intelligent sensor Systems", P. Glynne-Jones, M. J. Tudor, S. P. Beepy, N.M. White bekannt. Dabei dient das mechanisch schwingfahige System zum Erfassen der mechanischen Schwingungen, d.h. als Schwingungsaufnehmer. Neben der aus der genannten Veröffentlichung bekannten Anwendung eines elektrodynamischen Wandlerprinzips sind darüber hinaus aus den in dem in dem Tagungsband XX Eu- rosensors 2006 veröffentlichten Fachartikeln „A new approach of a MEMS power generator based on a piezoelectric diaph- ragm", I. Kühne, G. Eckstein, H. Seidel und „Power MEMS - A capacitive vibration-to-electrical energy Converter with built-in voltage", I. Kühne, A. Frey, G. Eckstein, H. Seidel auch Generatoren zum Erzeugen elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen unter Anwendung eines piezoelektrischen beziehungsweise eines kapazitiven Wandlerprinzips bekannt.

Generatoren der zuvor genannten Art nutzen üblicherweise eine Resonanzuberhohung des Generators zur Erhöhung der Energieausbeute, d.h. zur Optimierung der Effizienz der Energieerzeugung beziehungsweise -Umwandlung. Nachteil hierbei ist jedoch, dass das mechanisch schwmgfahige System des Generators bereits bei seiner Herstellung auf eine bestimmte Resonanz- frequenz auszulegen ist, so dass ein resonanter Betrieb jeweils bereits im Vorhinein die Kenntnis der bei der spateren Verwendung des Generators auftretenden Frequenzen beziehungsweise des auftretenden Frequenzspektrums der mechanischen Schwingungen voraussetzt. Durch diese Einschränkung wird die Nutzung eines Generators im resonanten Betrieb in der Praxis in vielen Fallen verhindert beziehungsweise zumindest erheblich erschwert und verteuert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders effizienten und zugleich universell und flexibel einsetzbaren Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen, wobei der Generator ein mechanisch schwingfahiges System mit einem Federsystem aufweist, an- zugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß gelost durch einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen, wobei der Generator ein mechanisch schwingfahi- ges System mit einem Federsystem sowie Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems aufweist.

Der erfindungsgemaße Generator ist vorteilhaft, da er eine integrierte Möglichkeit zur Resonanzabstimmung aufweist. So wird durch die Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems eine Änderung der Resonanzfrequenz des schwingfahigen Systems beziehungsweise des Generators ermöglicht. Dabei macht sich die Erfindung zunutze, dass die Resonanzfrequenz eines schwingfahigen Systems generell durch das Verhältnis von Federsteifigkeit und Masse des Systems bestimmt wird. Vorteilhafterweise kann hierbei durch eine Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems des erfin- dungsgemaßen Generators beziehungsweise Schwingungswandlers somit eine Änderung der Federkonstante und damit auch der Re- sonanzfrequenz des schwingfahigen Systems bewirkt werden.

Dieser Effekt, der auch unter dem Begriff „Stress-Stiffening- Effect" bekannt ist, ist mit dem Stimmen einer Gitarrensaite vergleichbar und beruht darauf, dass Zug- beziehungsweise Druckkräfte in dem Federsystem des mechanisch schwingfahigen Systems eine Erhöhung beziehungsweise Erniedrigung der Federkonstante bewirken.

Dadurch, dass der erfindungsgemaße Generator Mittel zur Ande- rung der mechanischen Spannung des Federsystems aufweist, ist der Generator in der Lage, sich im laufenden Betrieb auf eine geeignete Arbeitsfrequenz einzustellen. Da der Generator somit nicht jeweils konstruktiv an die Verhaltnisse des jeweiligen Anwendungsfalls angepasst zu werden braucht, ist er vorteilhafterweise universell und flexibel einsetzbar. Dies ist insbesondere im Falle eines mikromechanisch hergestellten beziehungsweise ausgebildeten Generators von Bedeutung, da die Kosten für eine Anpassung der Struktur hier im Vergleich zu feinwerktechnisch hergestellten Generatoren sehr hoch lie- gen.

Der erfindungsgemaße Generator bietet vorteilhafterweise weiterhin die Möglichkeit, einen im Betrieb befindlichen Generator jederzeit an wechselnde Betriebsbedingungen anzupassen. Darüber hinaus ist der Generator vorteilhafterweise zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems ausgebildet, ohne dass hierfür ein manueller Eingriff erforderlich wäre. Dies ist insbesondere für den Fall von Bedeutung, dass der Einsatz des Generators an schwer erreichbaren oder nicht zu- ganglichen Orten vorgesehen ist oder ein entsprechender manueller Eingriff beispielsweise aufgrund einer hohen Anzahl verwendeter Generatoren nicht praktikabel ist.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der erfin- dungsgemaße Generator derart ausgestaltet, dass der Generator mittels der Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems zum automatischen Anpassen der Resonanzfrequenz des schwingfahigen Systems an das Frequenzspektrum der mechani ^¬ schen Schwingungen ausgebildet ist. Dies bietet den Vorteil, dass in Abhängigkeit von dem jeweiligen Frequenzspektrum der mechanischen Schwingungen jeweils automatisch ein Betrieb des Generators mit maximaler Effizienz, d.h. maximaler Energieausbeute, ermöglicht wird. Dabei kann es sich bei dem Fre- quenzspektrum der mechanischen Schwingungen grundsatzlich um eine bestimmte Frequenz handeln; in der Regel wird das Frequenzspektrum jedoch eine gewisse Breite aufweisen, d.h. mechanische Schwingungen unterschiedlicher Frequenz aufweisen.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausfuhrungsform weist der erfindungsgemaße Generator eine Funkschnittstelle auf und ist zum automatischen Anpassen der Resonanzfrequenz des schwingfahigen Systems an das Frequenzspektrum der mechanischen Schwingungen auf einen empfangen Funkbefehl hin ausge- bildet. Dies ist vorteilhaft, da hierdurch beispielsweise seitens einer zentralen Steuereinrichtung eine Aktivierung beziehungsweise ein Anstoßen eines Anpassungsvorgangs der Resonanzfrequenz des schwingfahigen Systems an das Frequenzspektrum der mechanischen Schwingungen ermöglicht wird.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung des er- findungsgemaßen Generators sind die Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems derart ausgebildet, dass die Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems mittels eines in einem Ruhezustand selbsthaltenden Mechanismus bewirkt wird. Dabei wird als Ruhezustand im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zustand bezeichnet, in dem die mechanische Spannung des Federsystems konstant gehalten wird. Somit benotigt der Generator gemäß der bevorzugten Weiterbil- düng lediglich zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems Energie, nicht jedoch zur Aufrechterhaltung einer eingestellten Spannung des Federsystems. Dies hat den Vorteil, dass der Generator im normalen Betrieb keine zusatzli ^¬ che Energie benotigt, so dass die aus den mechanischen Schwingungen erzeugte elektrische Energie vollständig für die jeweilige Anwendung bereitgestellt werden kann und nicht ganz oder teilweise für den Betrieb des Generators selbst benotigt wird.

Ein entsprechender selbsthaltender Mechanismus kann beispielsweise Rastvorrichtungen unterschiedlicher Art und Ausgestaltung umfassen. So ist der erfindungsgemaße Generator in einer bevorzugten Ausfuhrungsform derart ausgeprägt, dass die Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems eine Zahnstange sowie ein Klinkensystem umfassen, wobei eine Bewegung der Zahnstange eine Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems bewirkt und die Zahnstange in dem Ruhezustand durch zumindest eine Klinke des Klinkensystems in ihrer Position gehalten wird. Bei einem entsprechenden System aus einer Zahnstange sowie einem Klinkensystem handelt es sich um eine besonders robuste und einfache Ausfuhrungsform eines selbsthaltenden, die Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems bewirkenden Mechanismus.

Im Rahmen der zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildung ist der erfindungsgemaße Generator vorteilhafterweise derart ausgestaltet, dass das Klinkensystem zur Bewegung der Zahnstange zumindest eine weitere Klinke aufweist. Hierdurch wird vorteilhafterweise ein besonders einfacher, im Ruhezustand selbsthaltender Mechanismus zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems realisiert.

Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemaße Generator dabei derart ausgeführt sein, dass das Klinkensystem elektrostatisch, elektromagnetisch oder piezoaktorisch angetrieben ist. Dies ist vorteilhaft, da elektrostatische, elektromagnetische und piezoaktorische Antriebe vergleichsweise kostengünstig herstellbar und insbesondere auch für kleine erforderliche Leistungen realisierbar sind.

Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemaße Generator auch derart weitergebildet sein, dass die Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems eine Zahnstange sowie einen mittels eines selbsthemmenden Getriebes an die Zahnstange angebundenen Motor umfassen, wobei der Motor zum Bewegen der Zahnstange ausgebildet ist und eine Bewegung der Zahnstange eine Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems bewirkt. Hierbei handelt es sich um eine alternative, ebenfalls vergleichsweise robuste und einfache Realisierung eines in einem Ruhezustand selbsthaltenden Mechanismus zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems.

Vorzugsweise ist der erfindungsgemaße Generator derart weitergebildet, dass die Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems zur Erhöhung der durch eine Bewegung der Zahnstange bewirkten Änderung der mechanischen Span- nung des Federsystems einen Hebelmechanismus aufweisen. In Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten ist ein entsprechender Hebelmechanismus aufgrund der hierdurch erzielten Erhöhung der durch die Bewegung der Zahnstange bewirkten Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems vorteil- haft.

Grundsatzlich kann der Generator auf unterschiedliche Art und Weise hergestellt beziehungsweise ausgeführt werden. Vorteilhafterweise wird der Generator dabei einerseits kostengünstig hergestellt, wobei andererseits insbesondere eine möglichst kleine Bauform des Generators wünschenswert ist, da hierdurch vielfaltige Einsatzmoglichkeiten eröffnet werden. In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist der erfindungsgema ^¬ ße Generator mikromechanisch ausgebildet. Eine solche mikro- mechanische Ausbildung, etwa in Form eines so genannten mik- roelektromechanischen Systems (MEMS, Micro-Electro- Mechanical-System) , ist insbesondere aufgrund der vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten sowie der hierdurch ermog- lichten Miniaturisierung vorteilhaft. Alternativ hierzu kann der erfmdungsgemaße Generator vorteilhafterweise jedoch auch femwerktechmsch ausgebildet sein.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist der erfmdungsgemaße Generator zur Erzeugung elektrischer

Energie aus mechanischen Schwingungen unter Anwendung eines elektrodynamischen, eines piezoelektrischen oder eines kapazitiven Wandlerprinzips ausgebildet. Dies ist vorteilhaft, da die genannten Prinzipien als solche bewahrt sind und damit entsprechende Generatoren in ihrer Herstellung vergleichsweise kostengünstig sowie in ihrem Betrieb vergleichsweise effizient sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfah- ren zum Einstellen der Resonanzfrequenz eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen.

Hinsichtlich des Verfahrens liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einstellen der Reso- nanzfrequenz eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen anzugeben, das eine flexible Anpassung der Resonanzfrequenz des Generators an das Frequenzspektrum der jeweiligen mechanischen Schwingungen ermöglicht .

Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß gelost durch ein Verfahren zum Einstellen der Resonanzfrequenz eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen, wobei innerhalb eines Abstimmbereichs die Resonanzfrequenz eines mechanisch schwingfahigen Systems des Generators durch eine Änderung der mechanischen Spannung eines Federsystems des mechanisch schwingfahigen Systems geändert wird, der Wert der Resonanzfrequenz des mechanisch schwingfahigen System er- mittelt wird, bei dem der Generator mit maximaler Effizienz arbeitet, und die Resonanzfrequenz des mechanisch schwingfahigen Systems auf die ermittelte Frequenz eingestellt wird.

Die Vorteile des erfindungsgemaßen Verfahrens entsprechen im Wesentlichen den zuvor im Zusammenhang mit dem erfindungsgemaßen Generator beziehungsweise den Weiterbildungen des er- findungsgemaßen Generators genannten Vorteilen, so dass diesbezüglich auf die vorstehenden Ausfuhrungen verwiesen wird. Gleiches gilt bezuglich der im Folgenden genannten bevorzug- ten Weiterbildungen des erfindungsgemaßen Verfahrens hinsichtlich der entsprechenden bevorzugten Weiterbildungen des erfindungsgemaßen Generators.

In einer besonders bevorzugten Ausfuhrung ist das erfindungs- gemäße Verfahren derart ausgestaltet, dass die Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems mittels eines in einem Ruhezustand selbsthaltenden Mechanismus bewirkt wird.

Vorzugsweise kann das erfindungsgemaße Verfahren auch derart ablaufen, dass durch den Generator ein Funkbefehl empfangen und daraufhin die Resonanzfrequenz des Generators eingestellt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfuhrungsbei- spielen naher erläutert. Hierzu zeigt

Figur 1 in einer schematischen Skizze ein erstes Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Generators mit Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung eines Federsystems eines mechanisch schwingfahigen Systems des Generators,

Figur 2 einen Ausschnitt eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Generators mit ein Klinkensystem aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems ,

Figur 3 einen Ausschnitt eines dritten Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Generators mit ein Klinkensystem aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems ,

Figur 4 einen Ausschnitt eines vierten Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Generators mit einen Motor sowie ein selbsthemmendes Getriebe aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems,

Figur 5 einen Ausschnitt eines fünften Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Generators mit einen Motor, ein selbsthemmendes Getriebe sowie einen Hebelmechanismus aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems und

Figur 6 zur Erläuterung eines Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Verfahrens ein Frequenzspektrum mechanischer Schwingungen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren gleiche oder im Wesentlichen gleich wirkende Komponenten jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Figur 1 zeigt in einer schematischen Skizze ein erstes Ausfuhrungsbeispiel des erfindungsgemaßen Generators mit Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung eines Federsystems eines mechanisch schwingfahigen Systems des Generators. Dargestellt ist hierbei der prinzipielle Aufbau eines Generators G zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen, wobei die Arbeitsfrequenz des Generators G anderbar, insbesondere an das jeweils vorliegende Spektrum der mechanischen Schwingungen anpassbar, ist.

Im Detail weist der Generator G ein mechanisch schwingfähiges System mit einem Federsystem auf, das aus den Federn Fl und F2 besteht. Die Federn Fl, F2 dienen zum Erfassen von auf eine Masse m des schwingfahigen Systems einwirkenden mechanischen Schwingungen, wobei die mechanische Energie der Schwin- gungen mittels einer über die Masse m gewickelten Spule SP unter Verwendung eines elektrodynamischen Wandlerprinzips in elektrische Energie umgewandelt wird. Dabei bewirken die mechanischen Schwingungen in dem in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel eine Bewegung beziehungsweise Schwingung der Masse m, die auch als seismische Masse bezeichnet werden kann, in vertikaler Richtung. Eine hierdurch in der Spule SP induzierte Wechselspannung kann von einem Verbraucher V verwendet beziehungsweise abgegriffen werden.

Entsprechend der Darstellung in Figur 1 endet das Federsystem seitens der Feder Fl an einem Zugsystem beziehungsweise Mitteln AM zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems, durch welche, wie in Figur 1 durch einen entsprechenden Doppelpfeil angedeutet, in horizontaler Richtung Normalkräfte in den Federn Fl, F2 erzeugt werden können, die durch den Stress-Stiffening-Effect eine Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems und damit eine Veränderung der Federkonstante des aus dem Federsystem sowie der Masse m bestehen- den schwmgfahigen Systems bewirken. Durch die Mittel AM zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems wird es somit vorteilhafterweise ermöglicht, die Arbeitsfrequenz beziehungsweise Resonanzfrequenz des Generators G an das jeweils vorliegende Frequenzspektrum der mechanischen Schwin- gungen anzupassen.

Es sei darauf hingewiesen, dass alternativ zu dem in Figur 1 exemplarisch dargestellten elektromagnetischen Wandlerprinzip ebenso auch andere Wandlerpnnzipien zum Einsatz kommen kon- nen, so dass der Generator G beispielsweise auch unter Anwendung eines kapazitiven oder piezoelektrischen Wandlerprinzips in entsprechender Weise realisierbar ist. Entscheidend hierbei ist lediglich, dass der Generator G unabhängig von dem verwendeten Wandlerprinzip zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems ausgebildet ist.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt eines zweiten Ausfuhrungsbei- spiels des erfmdungsgemaßen Generators mit ein Klinkensystem aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems. Dabei kann es sich bei den gezeigten Komponenten beispielsweise um die in Figur 1 gezeigten Mittel AM zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems handeln.

Gemäß der Darstellung in Figur 2 ist die Masse m mittels der Feder Fl, die durch eine Parallelfuhrung PF gefuhrt wird, mit einer ein Drehgelenk DG aufweisenden Zahnstange Z verbunden. Die Zahnstange Z wird hierbei durch ein Klinkensystem bewegt, wobei eine erste Klinke Kl in Form einer Schaltklinke den Vorschub realisiert wahrend eine zweite Klinke K2 in Form einer Sperrklinke die Zahnstange Z in ihrer jeweiligen Position halt. Die Klinken Kl, K2 können zum Beispiel elektrostatisch, elektromagnetisch, d.h. entsprechend dem Prinzip eines Re- lais, oder auch piezoaktorisch angetrieben werden. Da die Klinken Kl, K2 in der Ruhelage im Eingriff sind und die Zahnstange Z in ihrer Position halten, benotigen die Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems, d.h. zur Resonanzabstimmung, ausschließlich zur Änderung der me- chanischen Spannung des Federsystems Energie. Hingegen wird im Ruhezustand, d.h. zur Aufrechterhaltung einer einmal eingestellten Spannung, keine Energie benotigt.

Eine Bewegung der Zahnstange Z bewirkt über das Drehgelenk DG eine Zug- beziehungsweise Druckkraft in der Feder Fl des schwingtahigen Systems und fuhrt somit zu einer Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems des Generators. Dies hat entsprechend den vorstehenden Erläuterungen eine Beeinflussung, d.h. Änderung, der Resonanzfrequenz des mechanisch schwingfahigen Systems zur Folge.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt eines dritten Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Generators mit ein Klinkensystem aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems. Dargestellt ist hierbei ein Detail einer möglichen Realisierung der in Figur 2 dargestellten Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems des Generators. Dabei befindet sich die Klinke K2 entsprechend der Darstellung in Figur 3 aufgrund vorgespannter Federn VF im Ruhezustand permanent im Eingriff mit den Zahnen der

Zahnstange Z. Zum Verstellen der Zahnstange Z, d.h. zum Andern der mechanischen Spannung des Federsystems des Generators, wird über eine externe Kraft, die durch einen elektro ^¬ statischen Antrieb A gewirkt wird, die Klinke K2 gezogen. Entsprechend der Beschreibung im Zusammenhang mit Figur 2 sind alternativ jedoch auch andere Ausfuhrungen des Antriebs denkbar .

Figur 4 zeigt einen Ausschnitt eines vierten Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Generators mit einen Motor sowie ein selbsthemmendes Getriebe aufweisenden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems. Dargestellt sind Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Feder- Systems, die im Unterschied zu dem in Figur 2 dargstellten Mechanismus einen Mikromotor MOT mit einem selbsthemmenden Getriebe und einer Zahnstange nutzen, um eine Zugkraft in dem Federsystem Fl, F2 des schwingtahigen Systems zu realisieren. Das selbsthemmende Getriebe weist eine Schnecke SCH auf, die im Ruhezustand derart mit der Zahnstange Z zusammenwirkt, dass der vorliegende Zugzustand beziehungsweise die bestehende Spannung des Federsystems ohne Energiezufuhr erhalten bleibt. Eine Realisierung entsprechend der Darstellung der Figur 4 bietet sich insbesondere im Falle einer feinwerktech- nischen Ausbildung des Generators G an.

Figur 5 zeigt einen Ausschnitt eines fünften Ausfuhrungsbei- spiels des erfindungsgemaßen Generators mit einen Motor, ein selbsthemmendes Getriebe sowie einen Hebelmechanismus aufwei- senden Mitteln zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems. Dabei entsprechen die dargestellten Mittel zur Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems Fl, F2 im Wesentlichen denjenigen der Figur 4, wobei zusatzlich zur Erhöhung der Kraftwirkung ein Hebelmechanismus vorgesehen ist, der einen Hebel H sowie ein Hebelgelenk HG umfasst. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine Anpassung der durch die Bewegung der Zahnstange Z bewirkten Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems Fl, F2 an die jeweiligen Anforderungen beziehungsweise Gegebenheiten ermöglicht. Figur β zeigt zur Erläuterung eines Ausfuhrungsbeispiels des erfindungsgemaßen Verfahrens ein Frequenzspektrum mechanischer Schwingungen. Dargestellt ist hierbei die Amplitude der mechanischen Schwingungen AMP als Funktion ihrer Frequenz f. Das Einstellen der Resonanzfrequenz eines Generators zur Erzeugung elektrischer Energie aus mechanischen Schwingungen kann nun derart erfolgen, dass innerhalb eines Abstimmbe- reichs AB die Resonanzfrequenz eines mechanisch schwingfahi- gen Systems des Generators durch eine Änderung der mechani- sehen Spannung eines Federsystems des mechanisch schwmgfahi- gen Systems verändert wird. Dies bedeutet, dass der Generator beziehungsweise Energiewandler einen Abstimmbereich AB besitzt, in dem er seine Resonanzfrequenz mittels eines integrierten Abstimmmechanismus selbststandig beziehungsweise au- tomatisch durchstimmt. Dabei wird die Frequenz mit dem maximalen Energiegewinn ermittelt, d.h. diejenige Frequenz, bei der der Generator mit maximaler Effizienz arbeitet. In dem Ausfuhrungsbeispiel der Figur 6 wird hierbei die Resonanzfrequenz des Generators im Ergebnis von der unabgestimmten Fre- quenz f _res o durch den Abstimmmechanismus auf die abgestimmte Frequenz fresi verschoben und anschließend für den weiteren Betrieb des Generators durch die Aufrechterhaltung der entsprechenden mechanischen Spannung des Federsystems des Generators dort gehalten. Eine Steuerung des Abstimmverfahrens erfolgt vorzugsweise durch eine Steuereinrichtung des Generators, die beispielsweise in Form eines Mikroprozessors ausgeführt sein kann.

Entsprechend den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsbeispie- len bieten der erfmdungsgemaße Generator sowie das erfin- dungsgemaße Verfahren insbesondere den Vorteil, dass eine flexible Anpassung der Arbeits- beziehungsweise Resonanzfrequenz des Generators beziehungsweise des schwmgfahigen Systems des Generators an die jeweils vorliegenden mechanischen Schwingungen ermöglicht wird. Hierdurch wird die Energieausbeute des Generators maximiert, ohne dass hierfür ein manueller Eingriff erforderlich wäre. Dies ermöglicht es, einen entsprechenden Generator universell für unterschiedliche An- Wendungen einzusetzen, wodurch sich die Herstellungskosten für einen solchen Generator aufgrund einer Vergrößerung der jeweiligen Stuckzahl erheblich verringern. Die Änderung der mechanischen Spannung des Federsystems des Generators kann vorteilhafterweise mittels eines in einem Ruhezustand selbst- haltenden Mechanismus bewirkt werden, so dass im normalen Betrieb des Generators zur Aufrechterhaltung einer eingestellten mechanischen Spannung des Federsystems keine Energie benotigt wird.