ITUA20163551A1

ITUA20163551A1 - Fluid dynamic energy transducer device in electromotive energy

Info

Publication number: ITUA20163551A1
Application number: ITUA2016A003551A
Authority: IT
Inventors: Enrico Espinosa; Ferdinando Basile; Paola Demartini; Lorenzo Ricotti
Original assignee: Nwhisper S R L S; Spike 3D Concept Eng S A R L
Priority date: 2016-05-18
Filing date: 2016-05-18
Publication date: 2017-11-18

Description

Dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, Transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy,

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, il quale dispositivo comprende un organo d'interazione meccanica con un flusso di fluido il quale organo è supportato in modo oscillante almeno in un piano con una componente parallela alla direzione di flusso ed una componente preferibilmente perpendicolare ad una superficie del detto organo d'interazione meccanica che è trasversale alla direzione di flusso ed il quale organo viene posto in oscillazione o vibrazione dal detto flusso di fluido mediante uno o più elementi elastici di sospensione; The present invention relates to a transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy, which device comprises an organ of mechanical interaction with a flow of fluid which organ is supported in an oscillating way at least in a plane with a component parallel to the direction of flow and a component preferably perpendicular to a surface of said mechanical interaction member which is transverse to the direction of flow and which member is oscillated or vibrated by said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements;

un generatore di forza elettromotrice operante mediante induzione magnetica e che comprende almeno un generatore di un flusso magnetico, preferibilmente non omogeneo e che attraversa almeno un conduttore elettrico preferibilmente sotto forma di almeno una bobina; an electromotive force generator operating by magnetic induction and which comprises at least one generator of a magnetic flux, preferably inhomogeneous and which passes through at least one electrical conductor, preferably in the form of at least one coil;

essendo il detto almeno un conduttore e/o la detta almeno una bobina dinamicamente collegati all'organo di interazione meccanica con il detto flusso di fluido e venendo detto conduttore o detta bobina spostati all'interno del campo magnetico dal movimento oscillatorio o vibratorio del detto organo, generando così un corrente indotta nel detto conduttore o nella detta bobina; said at least one conductor and / or said at least one coil being dynamically connected to the mechanical interaction member with said fluid flow and said conductor or said coil being moved within the magnetic field by the oscillatory or vibratory movement of said member , thus generating an induced current in said conductor or in said coil;

almeno una unità di raccolta del segnale elettrico generato mediante induzione nel detto conduttore o nella detta bobina, la quale unità di raccolta è collegata elettricamente ai capi del detto conduttore o della detta bobina. at least one unit for collecting the electric signal generated by induction in said conductor or in said coil, which collecting unit is electrically connected to the ends of said conductor or said coil.

Attualmente sono noti diversi tipi di questi dispositivi. Nella maggior parte dei casi si tratta di dispositivi destinati all'utilizzo quali generatori eolici definiti "non rotanti". Several types of these devices are currently known. In most cases these are devices intended for use as wind generators defined as "non-rotating".

Tutti questi dispositivi sfruttano una tecnica di estrazione dell'energia da un fluido in movimento, sia esso un gas (ad esempio aria, combustibili gas, etc.) od un liquido (acqua, carburante, etc.) mediante una conversione elettro-meccanica in un campo magnetico: una parte l'energia cinetica del fluido viene utilizzata per generare un moto relativo tra un campo magnetico e una o più bobine costituite da filo conduttore elettrico. All these devices exploit a technique for extracting energy from a moving fluid, be it a gas (for example, air, fuel, gas, etc.) or a liquid (water, fuel, etc.) by means of an electro-mechanical conversion into a magnetic field: a part of the kinetic energy of the fluid is used to generate a relative motion between a magnetic field and one or more coils made up of electric conducting wire.

Per generare una variazione del campo magnetico attraverso le spire delle bobine, tutte le combinazioni relative sono possibili: To generate a variation of the magnetic field through the turns of the coils, all relative combinations are possible:

- bobine stazionarie con un campo magnetico in movimento; - stationary coils with a moving magnetic field;

- bobine in movimento in un campo magnetico stazionario; - coils moving in a stationary magnetic field;

- sia le bobine sia i campi magnetici sono in condizione di movimento relativo; - both the coils and the magnetic fields are in a condition of relative movement;

- viene generato un campo magnetico variabile per intensità e/o nella direzione delle linee di campo. - a variable magnetic field is generated in terms of intensity and / or in the direction of the field lines.

In tutti i sistemi descritti la variazione del flusso magnetico che permea le bobine, induce una corrente alternata elettrica (AC), secondo le note equazioni di Maxwell, convertendo così una parte dell'energia del fluido in energia elettrica. In all the systems described, the variation of the magnetic flux that permeates the coils induces an electric alternating current (AC), according to the well-known Maxwell equations, thus converting a part of the fluid's energy into electrical energy.

Un'alternativa ai sistemi di conversione energetica rotanti è costituita dalle cosiddette superfici fluttuanti (spesso definite per brevità "ali"). Queste ali consentono la raccolta di energia a velocità del fluido inferiori a quelle che sono necessarie per un impiego efficace dei sistemi di conversione rotanti e offrono un approccio costruttivo semplice, con conseguente minor costo e maggiore affidabilità a lungo termine. An alternative to rotating energy conversion systems is the so-called floating surfaces (often referred to for brevity as "wings"). These wings allow for energy harvesting at fluid speeds lower than those required for effective use of rotary conversion systems and offer a simple construction approach, resulting in lower cost and greater long-term reliability.

L'estrema semplicità e la possibilità di una elevata miniaturizzazione rende questo tipo di trasduttori/convertitori di energia meccanica in energia elettrica particolarmente adatti ad un uso quali generatori per l'energia necessaria all'alimentazione di unità remote che si attivano per tempi brevi ad intervalli di tempo relativamente lunghi. The extreme simplicity and the possibility of a high miniaturization makes this type of transducers / converters of mechanical energy into electrical energy particularly suitable for use as generators for the energy necessary to power remote units that are activated for short times at intervals relatively long time.

Nel dominio dell'Internet delle cose (IoT) l'apporto energetico per alimentare dispositivi, come sensori ed altri tipi di sistemi remoti microelettronici è particolarmente sentita in quanto queste unità possono trovarsi in luoghi remoti e non raggiungibili velocemente o facilmente. In the domain of the Internet of Things (IoT) the energy input to power devices, such as sensors and other types of remote microelectronic systems, is particularly felt as these units can be located in remote places and not reachable quickly or easily.

Tali dispositivi sono per lo più sensori remoti o sistemi di meteorologia, destinati a passare la maggior parte del loro tempo in modalità stand-by e ad operare con il minimo di energia. Uno strumento efficace e compatto in grado di raccogliere l'energia da un fluido può quindi contribuire ad una richiesta di potenza degli oggetti, e può essere affiancato od integrato con od eventualmente sostituito alle tradizionali batterie . Such devices are mostly remote sensors or meteorological systems, intended to spend most of their time in stand-by mode and to operate with the minimum of energy. An effective and compact instrument capable of collecting energy from a fluid can therefore contribute to a power requirement of the objects, and can be combined with or integrated with or possibly replaced with traditional batteries.

Grazie a ciò si limiterebbe notevolmente la frequenza degli interventi di manutenzione obbligatori e si incrementerebbe l'affidabilità del sistema. This would significantly limit the frequency of mandatory maintenance interventions and increase the reliability of the system.

Esiste pertanto una esigenza pressante a migliorare i dispositivi esistenti per consentire sempre migliori prestazioni e maggiore affidabilità e durata. There is therefore a pressing need to improve existing devices to allow for ever better performance and greater reliability and durability.

L'invenzione mira quindi a perfezionare un dispositivo del tipo descritto all'inizio nel senso di rendere maggiormente efficiente, affidabile e meno costoso il dispositivo stesso. The invention therefore aims to improve a device of the type described at the beginning in the sense of making the device itself more efficient, reliable and less expensive.

Un primo aspetto dell'invenzione prevede di perfezionare ulteriormente sia la sospensione elastica della superficie fluttuante o dell'ala fluttuante, sia la struttura dell'ala stessa in modo da ottimizzare il comportamento fluidodinamico dell'ala nell'interazione con il flusso di fluido. A first aspect of the invention provides to further improve both the elastic suspension of the floating surface or the floating wing, and the structure of the wing itself so as to optimize the fluid dynamic behavior of the wing in the interaction with the fluid flow.

Poiché il segnale elettrico generato dipende sia dall'ampiezza, sia dalla frequenza di oscillazione, l'invenzione mira a massimizzare in particolare l'ampiezza, in quanto parametro di maggiore rilevanza specialmente per flussi lenti o a bassa densità, ovvero a bassa energia cinetica. Since the electrical signal generated depends both on the amplitude and on the oscillation frequency, the invention aims to maximize the amplitude in particular, as a parameter of greater importance especially for slow or low-density flows, ie at low kinetic energy.

Secondo questo aspetto, l'invenzione prevede un dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, il quale dispositivo comprende un organo d'interazione meccanica con un flusso di fluido il quale organo è supportato in modo oscillante almeno in un piano con una componente parallela alla direzione di flusso ed una componente preferibilmente perpendicolare ad una superficie del detto organo d'interazione meccanica che è trasversale alla direzione di flusso ed il quale organo viene posto in oscillazione o vibrazione dal detto flusso di fluido mediante uno o più elementi elastici di sospensione; According to this aspect, the invention provides a transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy, which device comprises an organ of mechanical interaction with a flow of fluid which organ is supported in an oscillating way at least in a plane with a component parallel to the flow direction and a component preferably perpendicular to a surface of said mechanical interaction member which is transverse to the flow direction and which member is placed in oscillation or vibration from said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements;

essendo il detto almeno un conduttore e/o la detta almeno una bobina dinamicamente collegati all'organo di interazione meccanica con il detto flusso di fluido e venendo detto conduttore o detta bobina spostati all'interno del campo magnetico dal movimento oscillatorio o vibratorio del detto organo, generando così una corrente indotta nel detto conduttore o nella detta bobina; said at least one conductor and / or said at least one coil being dynamically connected to the mechanical interaction member with said fluid flow and said conductor or said coil being moved within the magnetic field by the oscillatory or vibratory movement of said member , thus generating an induced current in said conductor or in said coil;

almeno una unità di raccolta del segnale elettrico generato mediante induzione nel detto conduttore o nella detta bobina, la quale unità di raccolta è collegata elettricamente ai capi del detto conduttore o della detta bobina ed in cui at least one unit for collecting the electrical signal generated by induction in said conductor or said coil, which collecting unit is electrically connected to the ends of said conductor or said coil and in which

l'organo di interazione meccanica con il flusso, supportato a sbalzo da tratti terminali liberi di una coppia di braccetti elastici che si estendono con almeno una componente direzionale in direzione del flusso di fluido e sono fissati ad una intelaiatura alle estremità opposte ai detti tratti terminali liberi, the member of mechanical interaction with the flow, cantilevered supported by free end portions of a pair of elastic arms which extend with at least one directional component in the direction of the fluid flow and are fixed to a frame at the ends opposite to said end portions free,

essendo i detti braccetti elastici accoppiati all'organo di interazione lungo corrispondenti bordi periferici dell'organo d'interazione stesso, su lati fra loro opposti dello stesso e per almeno parte dei detti bordi del detto organo d'interazione, the said elastic arms being coupled to the interaction member along corresponding peripheral edges of the interaction member itself, on mutually opposite sides thereof and for at least part of the said edges of the said interaction member,

mentre il detto generatore, ovvero il detto conduttore o la detta bobina sono accoppiati all'organo d'interazione lungo il bordo terminale di detto organo opposto all'estremità di fissaggio dei braccetti elastici all'intelaiatura. while said generator, or said conductor or said coil are coupled to the interaction member along the terminal edge of said member opposite the fastening end of the elastic arms to the frame.

Secondo un perfezionamento, il collegamento elettrico fra il detto conduttore o la detta bobina avviene attraverso i detti braccetti elastici che sono di materiale elettricamente conduttivo e che si collegano da un lato al conduttore e/o alla detta bobina e dall'altro all'unità di raccolta del segnale elettrico generato per induzione. According to an improvement, the electrical connection between said conductor or said coil occurs through said elastic arms which are of electrically conductive material and which connect on one side to the conductor and / or said coil and on the other to the control unit. collection of the electrical signal generated by induction.

Una forma esecutiva prevede che l'organo d'interazione sia sotto forma di ala o foglia fluttuante e che presenti una parte d'estremità avente una prestabilita lunghezza parziale in direzione di flusso la quale parte d'estremità è collegata ai due braccetti lungo i bordi orientati i direzione di flusso ed una parte di prolungamento della detta parte di estremità che è fissata alla detta parte di estremità e si prolunga libera rispetto ai braccetti elastici in direzione delle estremità di fissaggio di questi braccetti elastici all'intelaiatura. One embodiment provides that the interacting member is in the form of a floating wing or leaf and has an end part having a predetermined partial length in the direction of flow, which end part is connected to the two arms along the edges oriented in the direction of flow and an extension part of said end part which is fixed to said end part and extends freely with respect to the elastic arms in the direction of the ends of fastening of these elastic arms to the frame.

Secondo ancora una ulteriore caratteristica, che può essere prevista in combinazione con qualsivoglia delle caratteristiche precedentemente descritte, i due braccetti presentano almeno una sezione di radice della loro lunghezza che è si diparte dalla estremità di fissaggio all'intelaiatura e si prolungano in direzione opposta all'estremità di fissaggio con almeno una sezione terminale che presenta un angolo di inclinazione prestabilito rispetto alla direzione di flusso, in modo tale che la coppia di braccetti elastici sottenda con le dette sezioni terminali un piano inclinato rispetto alla direzione di flusso ed i cui bordi trasversali alla direzione di flusso sono coincidenti con due piani fra loro paralleli e distanziati in direzione perpendicolare alla direzione di flusso ed ai piani stessi. According to a still further feature, which can be provided in combination with any of the previously described features, the two arms have at least one root section of their length which departs from the fastening end to the frame and extends in the opposite direction to the fastening end with at least one terminal section that has a predetermined angle of inclination with respect to the flow direction, so that the pair of elastic arms subtend with said terminal sections a plane inclined with respect to the flow direction and whose edges transverse to the flow direction coincide with two planes parallel to each other and spaced perpendicular to the direction of flow and to the planes themselves.

Sempre secondo una ulteriore forma esecutiva che può essere prevista in combinazione con qualsivoglia delle caratteristiche precedentemente descritte, la sezione di radice dei due braccetti può essere parallela alla direzione di flusso oppure può presentare una inclinazione identica a quella della sezione terminale oppure diversa da quella terminale od in alternativa può essere sagomata in modo da presentare un comportamento di flessione elastico che incrementa l'effetto di trasferimento dell'energia meccanica del flusso nell'energia meccanica di oscillazione dell'organo d'interazione. Still according to a further embodiment that can be provided in combination with any of the previously described characteristics, the root section of the two arms can be parallel to the flow direction or can have an inclination identical to that of the terminal section or different from the terminal or alternatively it can be shaped in such a way as to exhibit an elastic bending behavior which increases the effect of transferring the mechanical energy of the flow into the mechanical oscillation energy of the interacting member.

In questo caso, il tratto di radice presenta un andamento sostanzialmente corrispondete a parte o ad un intero periodo (360°) di una sinusoide e le due estremità della detta sinusoide sono previste sostanzialmente allineate lungo lo stesso piano parallelo alla direzione del flusso o su piani diversi fra loro. In this case, the root segment has a trend substantially corresponding to part or an entire period (360 °) of a sinusoid and the two ends of said sinusoid are expected to be substantially aligned along the same plane parallel to the direction of the flow or on planes different from each other.

In una forma esecutiva che è applicabile a qualsivoglia delle varianti e forme esecutive descritte, il conduttore o la bobina di induzione della corrente sono montati esternamente alla detta foglia od ala oscillante preferibilmente lungo il bordo d'estremità della stessa trasversale alla direzione di flusso. In an embodiment which is applicable to any of the variants and embodiments described, the conductor or the induction coil of the current are mounted externally to said leaf or oscillating wing preferably along the end edge thereof transverse to the direction of flow.

Secondo ancora un ulteriore aspetto, l'invenzione mira a migliorare l'efficienza della conversione da energia meccanica ad energia elettrica mediante induzione magnetica perfezionando l'effetto di variazione del flusso magnetico attraverso la bobina od il conduttore in cui a seguito della detta variazione di flusso viene generata la corrente. According to yet another aspect, the invention aims to improve the efficiency of the conversion from mechanical energy to electrical energy by means of magnetic induction by improving the effect of variation of the magnetic flux through the coil or the conductor in which, following said flux variation power is generated.

Tale aspetto prevede di realizzare un campo magnetico particolare in combinazione con una bobina di induzione il cui asse è orientato parallelamente alla direzione del campo magnetico che la permea. This aspect provides for the creation of a particular magnetic field in combination with an induction coil whose axis is oriented parallel to the direction of the magnetic field that permeates it.

Secondo questo ulteriore aspetto l'invenzione prevede un dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, il quale dispositivo comprende According to this further aspect, the invention provides a transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy, which device comprises

un organo d'interazione meccanica con un flusso di fluido il quale organo è supportato in modo oscillante almeno in un piano con una componente parallela alla direzione di flusso ed una componente preferibilmente perpendicolare ad una superficie del detto organo d'interazione meccanica che è trasversale alla direzione di flusso ed il quale organo viene posto in oscillazione o vibrazione dal detto flusso di fluido mediante uno o più elementi elastici di sospensione; a member of mechanical interaction with a fluid flow which member is supported in an oscillating manner at least in a plane with a component parallel to the direction of flow and a component preferably perpendicular to a surface of said mechanical interaction member which is transverse to the direction of flow and which member is placed in oscillation or vibration by said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements;

almeno una unità di raccolta del segnale elettrico generato mediante induzione nel detto conduttore o nella detta bobina, la quale unità di raccolta è collegata elettricamente ai capi del detto conduttore o della detta bobina; at least one unit for collecting the electric signal generated by induction in said conductor or in said coil, which collecting unit is electrically connected to the ends of said conductor or said coil;

ed in cui il campo magnetico presenta una direzione trasversale alla direzione di flusso e parallela all'asse della bobina di induzione; and in which the magnetic field has a direction transverse to the direction of flow and parallel to the axis of the induction coil;

una estensione tale da coprire il volume di spazio entro cui la detta bobina si sposta quando oscilla insieme all'organo d'interazione con il flusso di fluido; an extension such as to cover the volume of space within which said coil moves when it oscillates together with the member of interaction with the fluid flow;

e prevedendo il detto campo magnetico zone parziali di detto volume di spazio in cui la polarità del campo magnetico viene invertita in modo alternato fra zona e zona del detto volume di spazio. and providing for said magnetic field partial areas of said volume of space in which the polarity of the magnetic field is alternately inverted between area and area of said volume of space.

Una forma esecutiva prevede che il campo magnetico sia generato fra due gruppi di dipoli posti in posizione opposta fra loro sui due lati del flusso di fluido e distribuiti su un array bidimensionale di detti dipoli, essendo i dipoli di ciascun array orientati in modo da invertire la polarità del campo sulla medesima faccia del detto array rispetto alla polarità degli dipoli adiacenti; One embodiment provides that the magnetic field is generated between two groups of dipoles placed in opposite positions on the two sides of the fluid flow and distributed on a two-dimensional array of said dipoles, the dipoles of each array being oriented so as to invert the polarity of the field on the same face of said array with respect to the polarity of the adjacent dipoles;

essendo i due contrapposti gruppi di dipoli ovvero i due contrapposti array di dipoli identici fra loro, mentre un array presenta una delle due facce verso il secondo array ed il secondo array contrapposto presenta l'altra delle due facce verso il primo array in modo che dipoli con posizione coincidente nei detti due array presentino polarità opposte fra loro. since the two opposed groups of dipoles, i.e. the two opposed dipole arrays identical to each other, while an array has one of the two faces towards the second array and the second opposed array presents the other of the two faces towards the first array so that dipoles with coincident positions in said two arrays, they have opposite polarity.

Un ulteriore aspetto della presente invenzione riguarda il fatto di ottimizzare e semplificare la costruzione rendendola più compatta, più semplice e più robusta . A further aspect of the present invention relates to the fact of optimizing and simplifying the construction by making it more compact, simpler and more robust.

Secondo questo aspetto è prevista una variante del dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, il quale dispositivo comprende un organo d'interazione meccanica con un flusso di fluido il quale organo è supportato in modo oscillante almeno in un piano con una componente parallela alla direzione di flusso ed una componente preferibilmente perpendicolare ad una superficie del detto organo d'interazione meccanica che è trasversale alla direzione di flusso ed il quale organo viene posto in oscillazione o vibrazione dal detto flusso di fluido mediante uno o più elementi elastici di sospensione; According to this aspect, a variant of the transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy is provided, which device comprises an organ of mechanical interaction with a flow of fluid which organ is supported in an oscillating way at least in a plane with a component parallel to the direction flow and a component preferably perpendicular to a surface of said mechanical interaction member which is transverse to the flow direction and which member is placed in oscillation or vibration from said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements;

un generatore di forza elettromotrice operante mediante induzione magnetica e che comprende almeno un generatore di un flusso magnetico che attraversa almeno un conduttore elettrico preferibilmente sotto forma di almeno una bobina; an electromotive force generator operating by magnetic induction and which comprises at least one generator of a magnetic flux which passes through at least one electrical conductor, preferably in the form of at least one coil;

almeno una unità di raccolta del segnale elettrico generato mediante induzione nel detto conduttore o nella detta bobina, la quale unità di raccolta è collegata elettricamente ai capi del detto conduttore o della detta bobina ed at least one unit for collecting the electrical signal generated by induction in said conductor or said coil, which collecting unit is electrically connected to the ends of said conductor or said coil and

in cui in which

il conduttore o la bobina d'induzione della corrente è sotto forma di bobina piana, a spirale, formata da piste conduttrici disposte in un piano e che seguono un percorso a spirale intorno ad un asse perpendicolare al piano che contiene le dette spire, essendo detta bobina o detto conduttore fissate su una superficie dell'organo d'interazione col flusso di fluido, in particolare della superficie dell'ala o della foglia fluttuante oppure incorporate od annegate nello spessore del detto organo d'interazione, in particolare della superficie dell'ala o della foglia fluttuante . the conductor or the induction coil of the current is in the form of a flat, spiral coil, formed by conductive tracks arranged in a plane and which follow a spiral path around an axis perpendicular to the plane containing the said coils, being called coil or said conductor fixed on a surface of the member interacting with the fluid flow, in particular of the surface of the wing or of the floating leaf or incorporated or embedded in the thickness of said interaction member, in particular of the surface of the wing or of the floating leaf.

Questa forma esecutiva trova una applicazione efficace anche in combinazione con campi magnetici omogenei e cioè che mantengono inalterata l'intensità, la direzione ed il verso nel volume di spazio in cui l'organo di interazione esegue il movimento oscillatorio . This embodiment also finds an effective application in combination with homogeneous magnetic fields, that is, which maintain the intensity, direction and direction in the volume of space in which the interaction organ performs the oscillatory movement unaltered.

Secondo ancora un ulteriore aspetto l'invenzione prevede di perfezionare il dispositivo in modo tale da poter essere utilizzato anche in caso di flussi lenti od a basso contenuto di energia cinetica. According to a still further aspect, the invention provides to improve the device in such a way that it can also be used in the case of slow flows or flows with a low kinetic energy content.

Con la superficie oscillante, in presenza del campo magnetico, parte dell'energia oscillante viene trasformata in energia elettrica. Le caratteristiche del segnale elettrico generato sono misurabili in termini di tensione o di corrente e dipendono da due fattori : With the oscillating surface, in the presence of the magnetic field, part of the oscillating energy is transformed into electrical energy. The characteristics of the generated electrical signal can be measured in terms of voltage or current and depend on two factors:

1. L'ampiezza delle oscillazioni della bobina: maggiori ampiezze di oscillazione generano picchi di tensione o di corrente più elevati; 1. The amplitude of the oscillations of the coil: greater amplitudes of oscillation generate higher voltage or current peaks;

2. La frequenza delle oscillazioni: frequenze più elevate trasferiscono una maggiore quantità di energia. 2. The frequency of the oscillations: higher frequencies transfer more energy.

A bassa velocità dei fluidi, l'ampiezza delle oscillazioni diventa il fattore più importante per l'estrazione dell'energia. L'impatto del fluido sulla superficie oscillante genera una oscillazione regolare od una oscillazione caotica della bobina nel campo magnetico. Secondo le leggi di conservazione dell'energia, l'estrazione dell'energia elettrica dalla bobina causa la riduzione di ampiezza delle oscillazioni e ne riduce la frequenza. Quando a causa di questo effetto l'ampiezza o la frequenza si abbassano sotto una soglia la quantità di energia raccolta si riduce drasticamente od addirittura è nulla. In queste condizioni, il sistema composto da superficie fluttuante e la bobina cade in uno stato stazionario nel quale, in media, la potenza generata svanisce o diventa troppo bassa per essere efficacemente estratta. At low fluid velocities, the amplitude of the oscillations becomes the most important factor for energy extraction. The impact of the fluid on the oscillating surface generates a regular oscillation or a chaotic oscillation of the coil in the magnetic field. According to the laws of conservation of energy, the extraction of electrical energy from the coil causes the reduction of the amplitude of the oscillations and reduces their frequency. When, due to this effect, the amplitude or frequency are lowered below a threshold, the amount of energy collected is drastically reduced or even zero. Under these conditions, the system consists of a floating surface and the coil falls into a steady state in which, on average, the generated power vanishes or becomes too low to be effectively extracted.

Al fine di evitare l'insorgere della condizione sopra illustrata l'invenzione prevede un particolare metodo di raccolta che è controllato da un unità di controllo associata e/o integrata nell'unità di raccolta ed in cui la detta unità di controllo interrompe automaticamente il prelievo di energia elettrica dalla bobina, per evitare un damping od uno smorzamento delle oscillazioni. In order to avoid the occurrence of the condition illustrated above, the invention provides a particular collection method which is controlled by a control unit associated and / or integrated in the collection unit and in which said control unit automatically interrupts the collection. of electrical energy from the coil, to avoid damping or damping of the oscillations.

Questa interruzione della raccolta di energia in un particolare momento ed in una particolare condizione si traduce nell'eliminazione di un vincolo temporaneo di movimento dell'ala e consente alla stessa di continuare ad oscillare con grandi ampiezze di oscillazione e di riavviare un efficace processo di estrazione dell'energia. This interruption of the energy collection at a particular time and in a particular condition results in the elimination of a temporary constraint of movement of the wing and allows it to continue to oscillate with large amplitudes of oscillation and to restart an effective extraction process. energy.

In particolare, nell'unità di controllo è impostabile un parametro di valutazione dell'energia elettrica sotto forma di una soglia minima di valore di tensione o di corrente del segnale elettrico indotto nella o nelle bobine, e l'unità di controllo misura la tensione o la corrente effettiva del segnale elettrico indotto interrompendo il prelievo dalla bobina dell'energia elettrica, ovvero del detto segnale elettrico indotto, per un certo periodo di tempo che è anch'esso preimpostato quando la misura rispettivamente di tensione o di corrente raggiunge o scede al di sotto di detta soglia minima del valore di tensione o di corrente. In particular, an electrical energy evaluation parameter can be set in the control unit in the form of a minimum threshold of voltage or current value of the electrical signal induced in the coil or coils, and the control unit measures the voltage or the actual current of the induced electrical signal by interrupting the withdrawal of the electrical energy from the coil, or of said induced electrical signal, for a certain period of time which is also preset when the measurement of voltage or current respectively reaches or falls below below said minimum threshold of the voltage or current value.

Secondo una forma esecutiva, la soglia minima di tensione o di corrente è determinata quale valore intermedio fra un valore teorico ideale della tensione o della corrente del segnale elettrico indotto nella bobina grazie alle oscillazioni dell'ala ed una valore di tensione o di corrente corrispondente alla condizione in cui il prelievo determina il damping dell'ampiezza e/o della frequenza delle oscillazioni dell'ala in misura tale da ridurre l'energia prelevabile a livelli prossimi allo zero. Quest'ultimo valore può essere determinato empiricamente, in via sperimentale, oppure mediante calcoli teorici. According to one embodiment, the minimum voltage or current threshold is determined as an intermediate value between an ideal theoretical value of the voltage or current of the electric signal induced in the coil thanks to the oscillations of the wing and a voltage or current value corresponding to the condition in which the withdrawal determines the damping of the amplitude and / or the frequency of the oscillations of the wing to such an extent as to reduce the energy that can be drawn to levels close to zero. The latter value can be determined empirically, experimentally, or by theoretical calculations.

Una forma esecutiva prevede quindi un dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, il quale dispositivo comprende An embodiment therefore provides a transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy, which device comprises

un organo d'interazione meccanica con un flusso di fluido il quale organo è supportato in modo oscillante quando interferisce con un flusso di fluido venendo posto in oscillazione o vibrazione dal detto flusso di fluido mediante uno o più elementi elastici di sospensione; a member of mechanical interaction with a fluid flow which member is supported in an oscillating manner when it interferes with a fluid flow by being placed in oscillation or vibration by said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements;

essendo il detto almeno un conduttore e/o la detta almeno una bobina dinamicamente collegati all'organo di interazione meccanica con il detto flusso di fluido e venendo detto conduttore o detta bobina spostati all'interno del campo magnetico dal movimento oscillatorio o vibratorio del detto organo d'interazione meccanica con il flusso, generando così un corrente indotta nel detto conduttore o nella detta bobina; said at least one conductor and / or said at least one coil being dynamically connected to the mechanical interaction member with said fluid flow and said conductor or said coil being moved within the magnetic field by the oscillatory or vibratory movement of said member of mechanical interaction with the flux, thus generating an induced current in the said conductor or in the said coil;

essendo il collegamento elettrico fra il detto conduttore o la detta bobina generato grazie ad almeno parte degli elementi elastici di sospensione che sono realizzati di materiale elettricamente conduttivo e si collegano al conduttore e/o alla detta bobina ed all'unità di raccolta del segnale elettrico generato per induzione ed in cui the electrical connection between said conductor or said coil being generated thanks to at least part of the elastic suspension elements which are made of electrically conductive material and are connected to the conductor and / or said coil and to the unit for collecting the generated electrical signal by induction and in which

l'unità di raccolta comprende od è associata ad una sezione di controllo che presenta the collection unit comprises or is associated with a control section which it presents

una memoria in cui è impostabile almeno un valore di soglia minima di corrente o di tensione del segnale elettrico prelevato dal generatore, a memory in which at least a minimum current or voltage threshold value of the electrical signal taken from the generator can be set,

una unità di misurazione del valore di corrente o di tensione del segnale elettrico prelevato dal generatore ; a unit for measuring the current or voltage value of the electrical signal taken from the generator;

un comparatore del valore di corrente o di tensione misurato con il valore di soglia impostato; a comparator of the current or voltage value measured with the set threshold value;

un interruttore del collegamento elettrico fra il detto generatore e la detta unità di raccolta il quale interruttore è comandato dall'unità di comparazione e viene commutato in condizione di interdizione del collegamento elettrico fra il generatore e l'unità di raccolta quando il valore di corrente o di tensione misurato raggiunge o passa al di sotto del valore di soglia impostato. a switch of the electrical connection between the said generator and the said collection unit which switch is controlled by the comparison unit and is switched in condition of interdiction of the electrical connection between the generator and the collection unit when the current value or voltage measured reaches or passes below the set threshold value.

Secondo ancora una caratteristica, l'unità di controllo prevede un temporizzatore in cui è impostato o impostabile un periodo di tempo durante il quale la condizione di interdizione del collegamento elettrico fra generatore e unità di raccolta viene mantenuta ed al termine del quale periodo di tempo l'interruttore viene commutato automaticamente in condizione di chiusura e di ripristino del collegamento elettrico fra generatore e unità di raccolta. According to another characteristic, the control unit provides a timer in which a period of time is set or can be set during which the condition of interdiction of the electrical connection between the generator and the collection unit is maintained and at the end of which period of time the The switch is automatically changed over to closing and restoring the electrical connection between the generator and the collection unit.

Un ulteriore perfezionamento prevede che nella memoria dell'unità di controllo siano memorizzati diversi valori di soglia calcolati o determinati empiricamente, in particolare sperimentalmente con riferimento a diverse condizioni di impiego, relativamente al tipo di fluido, alle condizioni ambientali ed alle portate, e di versi periodi di tempo di durata della condizione di interdizione, essendo prevista una interfaccia di selezione ed impostazione del detto valore di soglia e del detto periodo di tempo di interdizione. A further improvement provides that in the memory of the control unit different threshold values calculated or determined empirically are stored, in particular experimentally with reference to different conditions of use, relative to the type of fluid, environmental conditions and flow rates, and different time periods of duration of the interdiction condition, an interface being provided for selecting and setting the said threshold value and the said interdiction time period.

L'invenzione prevede ulteriormente un metodo di trasduzione di energia fluidodinamica in energia elettrica, il quale metodo prevede i seguenti passi: The invention further provides for a method of transduction of fluid dynamic energy into electrical energy, which method involves the following steps:

a) esporre una superficie fluttuante od un ala oscillante ad un flusso di fluido in modo che la detta superficie o la detta ala vengano poste in una condizione di oscillazione; a) exposing a floating surface or an oscillating wing to a flow of fluid so that said surface or said wing is placed in an oscillating condition;

b) associare alla detta superficie ed alla detta ala un generatore di forza elettromotrice operante mediante induzione magnetica e che comprende almeno un generatore di un flusso magnetico, preferibilmente non omogeneo e che attraversa almeno un conduttore elettrico preferibilmente sotto forma di almeno una bobina che è dinamicamente collegato alla detta ala od alla detta superficie fluttuante; b) associating to said surface and said wing an electromotive force generator operating by magnetic induction and which comprises at least one generator of a magnetic flux, preferably inhomogeneous and which passes through at least one electrical conductor, preferably in the form of at least one coil which is dynamically connected to said wing or to said floating surface;

c) prelevare il segale elettrico indotto nel detto generatore ed eventualmente accumularlo od utilizzarlo , c) taking the electric signal induced in said generator and eventually accumulating or using it,

d) determinare un valore critico di corrente o di tensione del segnale elettrico generato al quale la raccolta di energia elettrica non è più efficiente e determina una condizione di damping o soppressione del moto oscillatorio della superficie fluttuante o dell'ala; d) determining a critical current or voltage value of the electrical signal generated at which the collection of electrical energy is no longer efficient and determines a condition of damping or suppression of the oscillatory motion of the floating surface or of the wing;

e) impostare una soglia minima di valore di corrente o tensione al di sopra del detto valore critico alla quale l'effetto di damping delle oscillazioni è solo parziale in una prestabilita misura; e) setting a minimum threshold of current or voltage value above said critical value at which the damping effect of the oscillations is only partial in a predetermined measure;

f) misurare il valore di corrente o di tensione del segnale generato; f) measuring the current or voltage value of the generated signal;

g) confrontare il detto valore misurato con il valore di soglia minima e interrompere per un prestabilito periodo di tempo il prelievo del segnale elettrico generato quando il valore misurato coincide o passa al di sotto del valore di soglia minima; g) comparing said measured value with the minimum threshold value and interrupting for a predetermined period of time the sampling of the electrical signal generated when the measured value coincides with or passes below the minimum threshold value;

h) ripristinare il detto prelievo del segnale elettrico generato quando è trascorso il detto periodo di tempo e ripetere i passi a) ad h) in loop. h) restoring said withdrawal of the electrical signal generated when said period of time has elapsed and repeating steps a) to h) in loop.

Tali caratteristiche sono applicabili a qualsivoglia delle varianti descritte in precedenza secondo i diversi aspetti dell'invenzione ed in qualsivoglia sotto combinazione. These characteristics are applicable to any of the variants described above according to the different aspects of the invention and in any sub combination.

Quando il dispositivo secondo uno o più qualsivoglia delle caratteristiche descritte in precedenza nelle diverse forme esecutive è destinato ad essere inserito all'interno di un condotto od un tubo, od altro contenimento di un flusso, risulta relativamente problematico il trasferimento del segnale elettrico generato all'esterno del detto tubo o simili. Ciò risulta particolarmente critico quando le caratteristiche del fluido richiedono particolari attenzioni per la manipolazione in sicurezza dello stesso a causa dell'attività chimico fisica del fluido. When the device according to one or more of the characteristics described above in the various embodiments is intended to be inserted inside a duct or a pipe, or other containment of a flow, the transfer of the electrical signal generated to the outside of said tube or the like. This is particularly critical when the characteristics of the fluid require particular attention for its safe handling due to the chemical and physical activity of the fluid.

La realizzazione di fori o passaggi anche a tenuta nella parete del tubo, o simili, non è consigliabile per il fato di richiedere una manutenzione e comunque poter essere soggetta a danneggiamenti che causerebbero perdite di fluido. The creation of holes or passages, even if sealed in the wall of the pipe, or the like, is not advisable due to the fact that it requires maintenance and in any case could be subject to damage that would cause fluid leaks.

Secondo un ulteriore aspetto, la presente invenzione mira a perfezionare un dispositivo secondo una o più qualsivoglia delle precedenti varianti e forme esecutive in modo tale per cui quando impiegato all'interno di contenimenti del flusso di fluido possa garantire un efficace trasporto dell'energia elettrica generata all'esterno del contenimento senza richiedere interventi sulle pareti che richiedono la generazione di passaggi od attraversamenti della parete di contenimento da parte di conduttori. According to a further aspect, the present invention aims to improve a device according to one or more any of the previous variants and embodiments in such a way that when used inside fluid flow containments it can guarantee an effective transport of the electrical energy generated. outside the containment without requiring interventions on the walls that require the generation of passages or crossings of the containment wall by conductors.

La presente invenzione prevede in questo caso un dispositivo trasduttore di energia fluidodinamica in energia elettromotrice, il quale dispositivo comprende un organo d'interazione meccanica con un flusso di fluido il quale organo è supportato in modo oscillante quando interferisce con un flusso di fluido venendo posto in oscillazione o vibrazione dal detto flusso di fluido mediante uno o più elementi elastici di sospensione; The present invention provides in this case a transducer device of fluid dynamic energy into electromotive energy, which device comprises an organ of mechanical interaction with a flow of fluid which organ is supported in an oscillating way when it interferes with a flow of fluid by being placed in oscillation or vibration from said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements;

almeno una unità di raccolta del segnale elettrico generato mediante induzione nel detto conduttore o nella detta bobina, la quale unità di raccolta è collegata elettricamente ai capi del detto conduttore o della detta bobina, at least one unit for collecting the electric signal generated by induction in said conductor or in said coil, which collecting unit is electrically connected to the ends of said conductor or said coil,

essendo il detto dispositivo alloggiato all'interno di un condotto di contenimento del detto fluido ed essendo il dispositivo di raccolta previsto esternamente al detto condotto di contenimento, the said device being housed inside a containment duct for the said fluid and the collection device being provided externally to the said containment duct,

mentre il passaggio dell'energia elettrica attraverso la parete di contenimento del detto flusso di fluido dalla bobina di induzione al dispositivo di raccolta avviene mediante accoppiamento capacitivo fra un terminale interno al condotto di contenimento e collegato alla detta bobina ed un terminale esterno al detto condotto di contenimento e collegato all'unità di raccolta. while the passage of electrical energy through the containment wall of said fluid flow from the induction coil to the collection device occurs by means of capacitive coupling between a terminal inside the containment duct and connected to said coil and an external terminal to said duct containment and connected to the collection unit.

In questa configurazione i due terminali costituiscono i due elettrodi di un condensatore e la parete del condotto di contenimento ha la funzione di dielettrico . In this configuration the two terminals constitute the two electrodes of a capacitor and the wall of the containment conduit acts as a dielectric.

Il passaggio del segnale elettrico è garantito poiché il segnale è un segnale AC e quindi il condensatore è trasparente per questo segnale. The passage of the electrical signal is guaranteed since the signal is an AC signal and therefore the capacitor is transparent for this signal.

Quando la parete del dispositivo di contenimento è di materiale metallico e conduttivo è possibile prevedere il montaggio del dispositivo in un raccordo tubolare da interporre nel condotto e che collega due sezioni di detto condotto essendo la parete del detto raccordo almeno in parte costituita da materiale dielettrico, almeno nella zona coincidente con i terminali collegati alla bobina ed alla unità di raccolta e che costituiscono gli elettrodi della capacità . When the wall of the containment device is made of metallic and conductive material, it is possible to provide for the device to be mounted in a tubular fitting to be interposed in the conduit and which connects two sections of said conduit being the wall of the said fitting at least partly made up of dielectric material, at least in the area coinciding with the terminals connected to the coil and to the collection unit and which constitute the capacitance electrodes.

Alternativamente è anche possibile prevedere l'inserimento di una finestra di materiale dielettrico inglobata nella parete del condotto di contenimento nella zona coincidente con i detti terminali collegati alla bobina ed alla unità di raccolta e che costituiscono gli elettrodi della capacità. Alternatively, it is also possible to provide for the insertion of a window of dielectric material incorporated in the wall of the containment duct in the area coinciding with said terminals connected to the coil and to the collection unit and which constitute the capacitance electrodes.

Secondo un ulteriore aspetto che può essere comune a tutte le forme esecutive qui sopra descritte, dal punto di vista strutturale del dispositivo, esso è composto da una intelaiatura rigida avente una sezione tubolare, ed all'interno della quale è supportato in modo elasticamente oscillante l'organo di interazione col flusso di fluido con le bobine di induzione della forza elettromotrice, da almeno un generatore di campo magnetico e da almeno una unità di raccolta del segnale indotto nelle dette bobine che è collegato alle stesse, essendo la detta intelaiatura con l'organo di interazione e con la bobina di induzione ed eventualmente i magneti di generazione del campo magnetico alloggiabili all'interno di un condotto di contenimento di un flusso di fluido, direttamente nel detto condotto od in un raccordo tubolare di inserimento fra due sezioni di detto condotto di contenimento, mentre almeno la detta unità di raccolta ed eventualmente una unità di controllo sono montate direttamente alla parete all'esterno del condotto di contenimento o su una intelaiatura di supporto a sua volta fissabile dall'esterno al detto condotto di contenimento, essendo previsti di trasporto dell'energia elettrica attraverso al detta parete del condotto di contenimento dalla bobina all'unità di raccolta e/o di controllo. According to a further aspect which can be common to all the embodiments described above, from the structural point of view of the device, it is composed of a rigid frame having a tubular section, and inside which it is supported in an elastically oscillating way. organ of interaction with the fluid flow with the induction coils of the electromotive force, by at least one magnetic field generator and by at least one unit for collecting the signal induced in the said coils which is connected to the same, the said frame being the interaction member and with the induction coil and possibly the magnetic field generation magnets housed inside a fluid flow containment duct, directly in said duct or in a tubular fitting for insertion between two sections of said duct containment unit, while at least said collection unit and possibly a control unit are mounted directly to the the wall outside the containment duct or on a support frame which can in turn be fixed from the outside to said containment duct, being provided for the transport of electrical energy through said wall of the containment duct from the coil to the collection and / or control.

Sempre secondo un ulteriore aspetto, il dispositivo secondo una o più delle precedenti varianti è utilizzato per misurare la portata di un flusso di fluido. Still according to a further aspect, the device according to one or more of the previous variants is used to measure the flow rate of a fluid flow.

Secondo un ulteriore aspetto, il dispositivo secondo una o più delle precedenti forme esecutive è utilizzato quale convertitore di energia meccanica in anergia elettrica per l'accumulo di quest'ultima, ad esempio quale generatore di energia elettrica o cosiddetto "harvester". According to a further aspect, the device according to one or more of the preceding embodiments is used as a converter of mechanical energy into electrical energy for the accumulation of the latter, for example as an electrical energy generator or so-called "harvester".

Da quanto sopra esposto appaiono evidenti i vantaggi della presente invenzione. From the above the advantages of the present invention appear evident.

Ulteriori perfezionamenti sono oggetto delle sottorivendicazioni . Further improvements are the subject of the sub-claims.

Le caratteristiche sopra descritte nelle diverse combinazioni e sottocombinazioni ed altre caratteristiche nonché i vantaggi ad esse correlate risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui: The characteristics described above in the various combinations and sub-combinations and other characteristics as well as the advantages related to them will become clearer from the following description of some executive examples illustrated in the attached drawings in which:

Le figure 1 e 2 illustrano rispettivamente una vista in prospettiva ed una vista laterale in elevazione di una forma esecutiva della presente invenzione in cui l'organo di interazione meccanica col flusso di fluido è supportato a sbalzo, analogamente ad una sorta di mensola. Figures 1 and 2 respectively illustrate a perspective view and a side elevation view of an embodiment of the present invention in which the member of mechanical interaction with the fluid flow is cantilevered, similarly to a sort of bracket.

La figura 3 mostra un forma esecutiva schematica dei mezzi di generazione del campo magnetico per un campo magnetico variabile nello spazio. Figure 3 shows a schematic embodiment of the magnetic field generation means for a space-varying magnetic field.

La figura 4 illustra una ulteriore forma esecutiva del dispositivo in cui la bobina di induzione è incorporata nell'organo di interazione col flusso di fluido. Figure 4 illustrates a further embodiment of the device in which the induction coil is incorporated in the member for interacting with the fluid flow.

Le figure 5 e 6 mostrano un particolare di un sistema capacitivo di trasferimento del segnale elettrico attraverso una parete di tubo, rispettivamente con una vista in sezione secondo un piano diametrale, assiale ed un particolare di una vista in sezione trasversale del tubo. Figures 5 and 6 show a detail of a capacitive system for transferring the electrical signal through a pipe wall, respectively with a section view according to a diametrical, axial plane and a detail of a cross-sectional view of the pipe.

Nella presente descrizione e nelle rivendicazioni, il termine organo di interazione meccanica con il flusso di fluido può avere qualsivoglia forma realizzative. In the present description and in the claims, the term member of mechanical interaction with the fluid flow can have any embodiment.

Quando il detto rogano è costituito da un elemento appiattito di qualsivoglia forma in pianta, nella presente invenzione il detto organo viene definito come ala, superficie fluttuante, foglia, lamina, e questi termini sono da considerarsi fra loro equivalenti od indicanti un medesimo elemento che ha simili caratteristiche di forma e di comportamento in un fluido. When the said rogano is constituted by a flattened element of any shape in plan, in the present invention the said organ is defined as wing, floating surface, leaf, lamina, and these terms are to be considered equivalent to each other or indicating the same element that has similar characteristics of form and behavior in a fluid.

Con riferimento alle figure 1 e 2, queste mostrano un esempio esecutivo dell'invenzione in cui l'organo di interazione col flusso di fluido presenta una costruzione composita. With reference to Figures 1 and 2, these show an executive example of the invention in which the member for interacting with the fluid flow has a composite construction.

Come appare evidente dalle figure, la struttura generica comprende: As is evident from the figures, the generic structure includes:

un organo di interazione [9] sotto forma di aletta o foglia, o lamina composita, destinata ad oscillare o vibrare sotto l'effetto di un fluido in movimento il quale organo è accoppiato con un insieme di bobine d'induzione destinate a muoversi insieme all'organo di interazione o a una parte di esso; an interaction member [9] in the form of a fin or leaf, or composite sheet, intended to oscillate or vibrate under the effect of a moving fluid which member is coupled with a set of induction coils designed to move together with the organ of interaction or a part of it;

un campo magnetico [4] opportunamente progettato per interagire con la bobina [2] per indurre corrente elettrica . a magnetic field [4] suitably designed to interact with the coil [2] to induce electric current.

Opzionalmente è possibile prevedere anche un sistema di componenti fissi fluidodinamici ad esempio convogliatori destinati deviare il flusso in modo da attivare o ottimizzare il trasferimento di energia meccanica sull'organo di interazione. Optionally, it is also possible to provide a system of fixed fluid-dynamic components, for example conveyors intended to divert the flow so as to activate or optimize the transfer of mechanical energy to the interacting member.

Nell'esempio delle figure 1 e 2 il dispositivo comprende : In the example of figures 1 and 2 the device comprises:

Una coppia di braccetti [10] elastici ed elettricamente conduttivi, disposti specularmente fra loro secondo un piano assiale diametrale del tubo in cui è montato il dispositivo, la quale coppia di braccetti funge da supporto dinamico per l'organo di interazione che è anche in questo caso sotto forma di foglia, lamina o ala; A pair of elastic and electrically conductive arms [10], arranged specularly to each other according to a diametrical axial plane of the tube in which the device is mounted, which pair of arms acts as a dynamic support for the interaction member which is also in this case in the form of a leaf, lamina or wing;

Un sistema di avvolgimenti conduttivi [2], con un'estremità collegata elettricamente ad un dei due braccetti [10], direttamente o tramite un insieme di elementi elettronici attivi o passivi, e con l'altra estremità collegata allo stesso modo all'altro dei due braccetti [10], consentendo agli avvolgimenti [2] di agire come un ponte elettrico tra i due braccetti in presenza di una corrente elettrica AC o DC; A system of conductive windings [2], with one end electrically connected to one of the two arms [10], directly or through a set of active or passive electronic elements, and with the other end connected in the same way to the other of the two arms [10], allowing the windings [2] to act as an electrical bridge between the two arms in the presence of an AC or DC electric current;

una foglia od ala elettricamente non conduttiva, che collega tratti terminali a di una prestabilita lunghezza dei due braccetti [10] e che sostiene gli avvolgimenti (2), ed il cui scopo principale è quello di oscillare e spostare gli avvolgimenti in risposta al flusso di fluido; an electrically non-conductive leaf or wing, which connects terminal portions to a predetermined length of the two arms [10] and which supports the windings (2), and whose main purpose is to oscillate and move the windings in response to the flow of fluid;

Un terminale di fissaggio [11] di ciascun braccetto [10] al telaio garantendo la continuità elettrica tra i braccetti [10] e l'unità di raccolta [5] interna o esterna al telaio e/o al tubo. A fixing terminal [11] of each arm [10] to the frame ensuring electrical continuity between the arms [10] and the collection unit [5] inside or outside the frame and / or the tube.

Più in dettaglio, ciascun braccetto si caratterizza per diverse sezioni che si succedono da una estremità all'altra e che comprendono: More in detail, each arm is characterized by different sections that follow one another from one end to the other and which include:

Una parte più rigida a, destinata a sostenere l'organo di interazione [9] e la o le bobine [2] associate a detto organo; A stiffer part a, designed to support the interaction member [9] and the coil or coils [2] associated with said member;

Una parte elastica (β), destinata a fornire la la flessibilità necessaria per consentire le oscillazioni o le vibrazioni dell'organo di interazione costituendo l'elemento di sospensione elastica dello stesso; An elastic part (β), designed to provide the necessary flexibility to allow oscillations or vibrations of the interaction member, constituting the elastic suspension element of the same;

Una parte terminale di collegamento (γ), destinata a collegare il braccetto al terminale di fissaggio [11] al telaio e di fornire una certa flessibilità per 1'oscillazione. A connecting terminal part (γ), intended to connect the arm to the fixing terminal [11] to the frame and to provide some flexibility for oscillation.

Secondo l'esempio esecutivo di questo concetto generico illustrato nelle figure 1 e 2, l'organo di interazione oscillante [9] è supportato fra i due braccetti [10]. According to the executive example of this generic concept illustrated in Figures 1 and 2, the oscillating interaction member [9] is supported between the two arms [10].

L'insieme è ancorato al telaio solo in due punti, tramite i terminali di fissaggio [11] che sono fatti di materiale conduttivo e sono posti elettricamente in contatto con i braccetti [10]. La bobina [2] è prevista, portata a sbalzo, in posizione lontana dai terminali di fissaggio [11] ed in particolare all'estremità dei braccetto [10] opposta a quella collegata ai terminali di fissaggio [11]. The assembly is anchored to the frame only in two points, through the fixing terminals [11] which are made of conductive material and are electrically placed in contact with the arms [10]. The coil [2] is provided, carried cantilevered, in a position far from the fixing terminals [11] and in particular at the end of the arm [10] opposite to the one connected to the fixing terminals [11].

Le diverse sezioni di ciascun braccetto sono costituite da: The different sections of each arm consist of:

a) Una sezione meno deformabile (a) rispetto alle altre e che si estende dal punto [10b] al punto [10a]. questa sezione è elettricamente connessa alla bobina [2] o ad un sistema di bobine. a) A section less deformable (a) than the others and extending from point [10b] to point [10a]. this section is electrically connected to the coil [2] or to a coil system.

La sezione aè inclinata rispetto alla direzione di flusso di un angolo ψ in condizione di riposo dell'organo di interazione. Il valore di ψ deve essere ottimizzato secondo le specifiche condizioni operative . The section a is inclined with respect to the flow direction by an angle ψ in the rest condition of the interaction member. The value of ψ must be optimized according to the specific operating conditions.

In questo caso, la bobina viene fatta da avvolgimenti di fili conduttori intorno ad un rocchetto, che può contenere o meno materiale ferromagnetico e l'asse del rocchetto è orientato lungo l'asse z, parallelamente al campo magnetico In this case, the coil is made from windings of conductive wires around a spool, which may or may not contain ferromagnetic material and the axis of the spool is oriented along the z axis, parallel to the magnetic field

b) Una sezione indicata con (β) che è la sezione con funzione di deformabilità elastica e si estende dal punto [10c] al punto [10b]. Questa sezione permette al braccetto di oscillare anche lungo l'asse x, per estensione e contrazione della sua struttura sinusoidale. Nelle figure, tale sinusoide contiene un solo swing, con un solo massimo ed un solo minimo. b) A section indicated with (β) which is the section with elastic deformability function and extends from point [10c] to point [10b]. This section allows the arm to oscillate also along the x axis, by extension and contraction of its sinusoidal structure. In the figures, this sinusoid contains only one swing, with only one maximum and one minimum.

E' possibile prevedere una conformazione di questa sezione di tipo sinusoide che presenta più massimi e più minimi e questa variante, ovvero il numero di massimi e minimi della sinusoide della sezione dipende dall'applicazione specifica. It is possible to foresee a sinusoid type conformation of this section that has more maximums and minimums and this variant, that is the number of maximums and minimums of the sinusoid of the section depends on the specific application.

c) Una sezione indicata con (γ) e che è la sezione di ancoraggio, tra il terminale di fissaggio [11] e il punto [10c] di raccordo alla sezione β. Esso fornisce anche una certa elasticità per il braccetto consentendo di piegarsi e oscillare nel piano (x-y). c) A section indicated with (γ) and which is the anchoring section, between the fixing terminal [11] and the connection point [10c] to the section β. It also provides some elasticity for the arm by allowing it to bend and swing in the (x-y) plane.

Come riportato nelle figure 1 e 2, l'organo di interazione [9] ha una parte che è stabilmente collegata ai due braccetti [10] con i suoi bordi periferici e per la lunghezza della sezione a, ed a questa parte è fissata una estensione opzionale (δ) che si prolunga oltre il punto [10b] ed ha la funzione di ottimizzare l'impatto con il flusso di fluido incidente. As shown in Figures 1 and 2, the interaction member [9] has a part that is stably connected to the two arms [10] with its peripheral edges and for the length of the section a, and an extension is fixed to this part optional (δ) which extends beyond the point [10b] and has the function of optimizing the impact with the incident fluid flow.

Nelle figure, sia la sezione a, nonché l'estensione dell'organo di interazione [9], vengono illustrati come linee rette (x-y). Tuttavia entrambe queste parti possono avere anche una forma curva, ottimizzando l'impatto e l'attrito con il fluido incidente quando opportuno per applicazioni particolari. Per lo stesso motivo, il rapporto di lunghezza tra la parte di estensione dell'organo di interazione [9] e la parte terminale dello stesso, nonché la forma ed il profilo, sono tutte da considerarsi variabili di progetto aggiuntive per ottimizzare l'efficacia dinamica adattandola a diverse applicazioni . In the figures, both the section a, as well as the extension of the interaction member [9], are illustrated as straight lines (x-y). However, both of these parts can also have a curved shape, optimizing impact and friction with the incident fluid when appropriate for particular applications. For the same reason, the length ratio between the extension part of the interaction member [9] and the terminal part of the same, as well as the shape and profile, are all to be considered additional design variables to optimize the dynamic effectiveness adapting it to different applications.

Il funzionamento di questa forma esecutiva è il seguente: The operation of this embodiment is as follows:

Per raccogliere l'energia, il gruppo braccetti [10], organo di interazione[9] e sistema di bobine [2] è incorporato in un campo magnetico B indicato con [4] che è orientato nella direzione z. Questo campo è generato da due superfici speculari di elementi ferromagnetici fissi posizionati da qualche parte all'interno o all'esterno del telaio e che sono paralleli al piano (x-y). Maggiori dettagli su come questo campo può essere ottenuto sono discussi più avanti. To collect the energy, the group of arms [10], interaction member [9] and coil system [2] is incorporated in a magnetic field B indicated with [4] which is oriented in the z direction. This field is generated by two mirror surfaces of fixed ferromagnetic elements positioned somewhere inside or outside the frame and which are parallel to the (x-y) plane. More details on how this field can be achieved are discussed below.

Questa forma esecutiva funziona preferibilmente con un campo magnetico [4] che è costante nel tempo, mentre la direzione, il verso sono variabili all'interno del volume in cui l'organo di interazione e il sistema di bobine si sposta durante il moto oscillatorio/vibratorio . This embodiment preferably works with a magnetic field [4] which is constant over time, while the direction, the direction are variable within the volume in which the interaction organ and the coil system moves during the oscillatory motion / vibratory.

In presenza di un fluido in movimento attraverso il telaio, l'angolo d'incidenza ψ provoca il trasferimento di una certa energia cinetica all'organo di interazione [9]. Questo inizia l'oscillazione ed è libero di oscillare nella direzione y, grazie alla sezione di ancoraggio (γ), nonché lungo la direzione x, grazie alla possibilità di estensione e compressione della sezione (β). In the presence of a fluid moving through the frame, the angle of incidence ψ causes the transfer of a certain kinetic energy to the interacting organ [9]. This starts the oscillation and is free to oscillate in the y direction, thanks to the anchoring section (γ), as well as along the x direction, thanks to the possibility of extension and compression of the section (β).

Per effetto di questa oscillazione dell'organo di interazione, la bobina [2] si sposta lungo un'area relativamente grande nel piano (xy), passando molte volte da zone in cui il campo B è orientato in una direzione per altre zone in cui il campo è orientato in direzione diversa, preferibilmente opposta. Questo effetto genera una variazione dell'intensità del flusso magnetico attraverso gli avvolgimenti della bobina e quindi una serie di picchi alternati di corrente elettrica indotta nella bobina, in accordo con le equazioni noto di Maxwell. As a result of this oscillation of the interacting member, the coil [2] moves along a relatively large area in the plane (xy), passing many times from areas where field B is oriented in one direction to other areas where the field is oriented in a different direction, preferably opposite. This effect generates a variation in the intensity of the magnetic flux through the coil windings and thus a series of alternating peaks of electric current induced in the coil, in accordance with the known Maxwell equations.

A causa del collegamento conduttivo tra la bobina ed i braccetti, tale corrente è prelevata dalle estremità dei braccetti [10c] e fornita ai terminali di fissaggio [11], permettendo il flusso di corrente verso l'unità di raccolta ad esempio all'esterno del telaio dove viene raccolta in modo sicuro dalla stessa e da un'elettronica di controllo. Due to the conductive connection between the coil and the arms, this current is taken from the ends of the arms [10c] and supplied to the fixing terminals [11], allowing the flow of current towards the collection unit, for example outside the frame where it is collected safely by the same and by a control electronics.

Questo campo è generato da due gruppi od array speculari di elementi ferromagnetici fissi che costituiscono singoli dipoli posizionati da qualche parte all'interno o all'esterno del telaio e che sono paralleli al piano (x-y). This field is generated by two specular groups or arrays of fixed ferromagnetic elements which constitute single dipoles positioned somewhere inside or outside the frame and which are parallel to the (x-y) plane.

Una data disposizione di ciascun dipolo magnetico relativamente ai due poli dello stesso in una distribuzione del tipo a scacchiera genera un campo magnetico che per ciascun dipolo posizionato in una prestabilita posizione della scacchiera, almeno un dipolo adiacente ha polarità invertita. A given arrangement of each magnetic dipole relative to its two poles in a checkerboard-type distribution generates a magnetic field that for each dipole positioned in a predetermined position on the chessboard, at least one adjacent dipole has inverted polarity.

La stessa disposizione dei dipoli viene quindi duplicata nell'array posto di fronte al primo, in modo che ogni polo magnetico N (S-poli) dalla prima disposizione si trovi di fronte un polo S dell'altro gruppo. Questa disposizione genera un campo magnetico che è costante nel tempo, ma variabile nello spazio, generando zone alternate fra loro di polarità invertita . The same arrangement of the dipoles is then duplicated in the array placed in front of the first, so that each N magnetic pole (S-poles) from the first arrangement faces an S pole of the other group. This arrangement generates a magnetic field that is constant over time, but variable in space, generating alternating zones of inverted polarity.

Le bobine tradizionali benché offrano sicuramente una ottima efficienza hanno però l'inconveniente di aggiunge peso all'organo di interazione. In particolare, deve essere mantenuta a buona distanza dal terminale di fissaggio [11] al fine di massimizzare le oscillazioni e l'energia raccolta, ma questo porta ad un compromesso con il flusso minimo necessario per iniziare l'oscillazione. Questa configurazione non aiuta nel caso di piccoli flussi e fluidi a bassa densità, come gas. Although traditional coils certainly offer excellent efficiency, they have the drawback of adding weight to the interaction organ. In particular, it must be kept at a good distance from the fixing terminal [11] in order to maximize the oscillations and the energy collected, but this leads to a compromise with the minimum flow necessary to initiate the oscillation. This configuration does not help in the case of small flows and low density fluids, such as gases.

Nei sistemi descritti con riferimento alle precedenti figure, il campo magnetico deve essere variabile nello spazio, come spiegato sopra. Questo aumenta la complessità e i costi per l'assemblaggio e per l'integrazione all'interno di una condotta. In the systems described with reference to the previous figures, the magnetic field must be variable in space, as explained above. This increases the complexity and costs for assembly and integration within a pipeline.

Per superare questo problema, un'altra forma di realizzazione della invenzione prevede che la bobina abbia una configurazione planare sia direttamente applicata sulla superficie dell'organo d'interazione [9], od incorporata nello stesso come mostrato in Fig 4. To overcome this problem, another embodiment of the invention provides that the coil has a planar configuration either directly applied to the surface of the interacting member [9], or incorporated therein as shown in Fig 4.

La bobina planare [12] posta sulla superficie dell'organo [9] o incorporata all'interno di esso presenta due estremi [13] che sono in contatto elettrico con i braccetti [10]. The planar coil [12] placed on the surface of the organ [9] or incorporated inside it has two ends [13] which are in electrical contact with the arms [10].

L'organo di interazione [9] è realizzato in materiale non conduttivo e può includere una parte interna in materiale ferromagnetico. The interaction member [9] is made of non-conductive material and can include an internal part made of ferromagnetic material.

Il vettore perpendicolare alla superficie dell'organo di interazione [9] e alla bobina [12] forma un angolo (cp) con la direzione del campo magnetico B [4] che è perpendicolare al piano sotteso dalla bobina planare . The vector perpendicular to the surface of the interacting member [9] and to the coil [12] forms an angle (cp) with the direction of the magnetic field B [4] which is perpendicular to the plane subtended by the planar coil.

In questa forma esecutiva, il campo magnetico B è orientato lungo l'asse y ed è costante in intensità, direzione e verso. Il fluido in ingresso produce un'oscillazione dell'organo di interazione [9], causando una variazione dell'angolo (cp) da un minimo di 0° (superficie perpendicolare alla direzione del campo magnetico, flusso magnetico massimo) a 90° (superficie parallela alla direzione del campo magnetico, nessun flusso magnetico). Questa variazione del flusso magnetico attraverso la bobina [12] causa una conseguente corrente variabile indotta che scorre attraverso i percorsi [13] verso braccetti [10] fino ai terminali di fissaggio [11]. In this embodiment, the magnetic field B is oriented along the y axis and is constant in intensity, direction and direction. The incoming fluid produces an oscillation of the interacting organ [9], causing a variation of the angle (cp) from a minimum of 0 ° (surface perpendicular to the direction of the magnetic field, maximum magnetic flux) to 90 ° (surface parallel to the direction of the magnetic field, no magnetic flux). This variation of the magnetic flux through the coil [12] causes a consequent variable induced current that flows through the paths [13] towards the arms [10] up to the fixing terminals [11].

In questa forma di realizzazione dell'invenzione, i campi magnetici possono essere prodotti da due opposti poli, posti all'interno del telaio, fuori del telaio o all'esterno della tubazione. Non vi è alcuna necessità di sviluppare strutture magnetiche per produrre una variazione geometrica del campo. In this embodiment of the invention, the magnetic fields can be produced by two opposite poles, located inside the frame, outside the frame or outside the tubing. There is no need to develop magnetic structures to produce a geometric variation of the field.

In questa forma esecutiva, la sezione (β) dei braccetti è opzionale e non illustrato in Fig. 4. In this embodiment, the section (β) of the arms is optional and not shown in Fig. 4.

Il dispositivo secondo l'invenzione può essere utilizzato quale flussometro per misurare il flusso di un fluido in condotte che trasportano liquidi pericolosi per cui gli standard tecnici di sicurezza o la normativa impone test severi e frequenti di eventuali passaggi a tenuta che attraversano la parete delle condotte. The device according to the invention can be used as a flowmeter to measure the flow of a fluid in pipes carrying dangerous liquids for which the technical safety standards or regulations require strict and frequent tests of any sealed passages crossing the wall of the pipes. .

La necessità di trasportare l'energia prodotta all'interno delle condotte, ad esempio di un gasdotto in un luogo esterno alla condotta stessa deve essere quindi conforme a tali requisiti rigorosi. The need to transport the energy produced inside pipelines, for example from a gas pipeline to a location outside the pipeline itself, must therefore comply with these stringent requirements.

Per tutte le forme esecutive precedentemente descritte è possibile prelevare l'energia elettrica raccolta, sia ai fini di una misurazione della portata di un flusso, sia ai fini di una raccolta di energia elettrica semplicemente estraendo la corrente indotta attraverso un filo che passa attraverso un foro nella tubazione. Tuttavia questa soluzione può non essere accettabile in molti casi. For all the embodiments described above, it is possible to withdraw the collected electrical energy, both for the purpose of measuring the flow rate of a flow, and for the purpose of collecting electrical energy simply by extracting the induced current through a wire that passes through a hole in the pipeline. However, this solution may not be acceptable in many cases.

La forma esecutiva delle figure 5 e 6 prevede una particolare realizzazione del trasferimento di energia elettrica attraverso la parete di un tubo o simili che consiste nello sfruttare la natura alternata della corrente indotta. In questo caso è possibile trasferire tale energia dall'interno all'esterno della condotta mediante un accoppiamento capacitivo. The embodiment of figures 5 and 6 provides for a particular embodiment of the transfer of electric energy through the wall of a tube or the like which consists in exploiting the alternating nature of the induced current. In this case it is possible to transfer this energy from the inside to the outside of the duct by means of a capacitive coupling.

Con riferimento alla fig. 5, una finestra di materiale dielettrico è incorporata nella parete di un tubo o simili. In questa particolare forma esecutiva, la finestra di materiale dielettrico [18], è fissata a tenuta nella parete del tubo per mezzo di un telaio [19]. With reference to fig. 5, a window of dielectric material is incorporated in the wall of a tube or the like. In this particular embodiment, the window of dielectric material [18] is fixed tightly in the wall of the tube by means of a frame [19].

In una variante esecutiva, la finestra [18] può essere estesa fino a formare parte dell'intera tubazione e il telaio [19] può diventare il legame tra questa sezione e il resto della tubazione. In an executive variant, the window [18] can be extended to form part of the entire pipeline and the frame [19] can become the link between this section and the rest of the pipeline.

Il terminale [11] in contatto elettrico con la bobina generazione della corrente elettrica attraverso il braccetto [10] è previsto in corrispondenza della finestra [18] di materiale dielettrico. The terminal [11] in electrical contact with the coil generating the electric current through the arm [10] is provided in correspondence with the window [18] of dielectric material.

Il terminale [11] è fissato alla parete del tubo in corrispondenza della finestra di dielettrico e risulta quindi elettricamente isolato dalla parete del tubo, mentre il materiale dielettrico agisce come la piastra interna di un condensatore. L'altro elettrodo del condensatore [20] è previsto all'esterno della parete del tubo in corrispondenza della finestra di materiale dielettrico L'insieme del terminale della finestra di dielettrico e del terminale esterno formano un condensatore [11] [18] [20], come appare dalla figura 6. The terminal [11] is fixed to the tube wall at the dielectric window and is therefore electrically isolated from the tube wall, while the dielectric material acts as the internal plate of a capacitor. The other electrode of the capacitor [20] is provided on the outside of the tube wall at the dielectric material window. The assembly of the dielectric window terminal and the outer terminal form a capacitor [11] [18] [20] , as shown in Figure 6.

I picchi di corrente alternata come noto attraversano il condensatore ed il segnale elettrico può essere prelevato dall'elettrodo esterno [20] e trasmesso alla unità di raccolta e/o all'elettronica di comando. The peaks of alternating current as known cross the capacitor and the electrical signal can be taken from the external electrode [20] and transmitted to the collection unit and / or to the control electronics.

Secondo una ulteriore caratteristica che può essere prevista per ciascuna delle diverse varianti esecutive della presente invenzione, il dispositivo descritto è previsto in combinazione con una unità elettronica di controllo che esegue un programma di ottimizzazione del prelievo di energia elettrica volto ad impedire che tale prelievo in condizioni sfavorevoli inneschi una soppressione della libertà di movimento dell'organo di interazione. According to a further characteristic that can be provided for each of the different executive variants of the present invention, the described device is provided in combination with an electronic control unit which carries out an optimization program of the electricity withdrawal aimed at preventing such withdrawal under conditions unfavorable triggers a suppression of the freedom of movement of the organ of interaction.

Grazie all'organo di interazione con il flusso di fluido oscillante, in presenza del campo magnetico, parte dell'energia oscillante viene trasformata in energia elettrica. Le caratteristiche del segnale elettrico generato sono misurabili in termini di valore di tensione o di corrente e dipendono da due fattori: Thanks to the organ of interaction with the oscillating fluid flow, in the presence of the magnetic field, part of the oscillating energy is transformed into electrical energy. The characteristics of the generated electrical signal can be measured in terms of voltage or current value and depend on two factors:

1. L'ampiezza delle oscillazioni della bobina: oscillazioni maggiori ampiezze di oscillazione, picchi più elevati di tensione o di corrente; 1. The amplitude of the oscillations of the coil: oscillations greater amplitudes of oscillation, higher peaks of voltage or current;

2. La frequenza delle oscillazioni: maggiori frequenze maggiore trasferimento di energia. 2. The frequency of the oscillations: higher frequencies higher energy transfer.

Con flussi a bassa velocità, l'ampiezza delle oscillazioni diventa il fattore più importante per 1'estrazione dell'energia. With low velocity flows, the amplitude of the oscillations becomes the most important factor for energy extraction.

L'impatto del fluido sull'organo d'interazione genera una oscillazione che può avere sia un moto regolare sia casuale della bobina nel campo magnetico. Secondo le leggi di conservazione dell'energia, l'estrazione dell'energia elettrica dalla bobina determina un abbassamento dell'ampiezza delle oscillazioni ed un rallentamento della frequenza dell'oscillazione al di sotto di una soglia alla quale si riduce drasticamente la quantità di energia raccolta o questa viene resa nulla. The impact of the fluid on the interacting organ generates an oscillation that can have both regular and random motion of the coil in the magnetic field. According to the laws of conservation of energy, the extraction of electrical energy from the coil determines a lowering of the amplitude of the oscillations and a slowing down of the frequency of the oscillation below a threshold at which the amount of energy collected is drastically reduced. or this is rendered null.

In queste condizioni, il sistema assume uno stato stazionario in cui, in media, la potenza generata svanisce o diventa troppo bassa per essere efficacemente estratta. Under these conditions, the system assumes a steady state in which, on average, the generated power vanishes or becomes too low to be effectively extracted.

Secondo la presente invenzione il dispositivo presenta una unità elettronica di controllo che è in grado di eseguire un ciclo di controllo mirato ad interrompere automaticamente il prelievo di corrente indotta dalla bobina per evitare damping o soppressioni delle oscillazioni. L'interdizione del prelievo di energia in un particolare momento si traduce nell'eliminazione di un vincolo temporaneo di movimento e consente di ripristinare la facoltà dell'organo di interazione di oscillare con grandi ampiezze, e di riavviare il processo di estrazione dell'energia. According to the present invention, the device has an electronic control unit which is capable of carrying out a control cycle aimed at automatically interrupting the drawing of induced current from the coil to avoid damping or suppression of oscillations. The prohibition of the withdrawal of energy at a particular moment results in the elimination of a temporary constraint of movement and allows to restore the ability of the organ of interaction to oscillate with large amplitudes, and to restart the process of energy extraction.

Secondo un esempio esecutivo che prevede quale valore di misura dell'energia elettrica indotta il valore di corrente, l'unità di controllo esegue un algoritmo di controllo che mette in atto un ciclo comprende i seguenti passi. According to an executive example which provides the current value as the measurement value of the induced electric energy, the control unit executes a control algorithm which implements a cycle and comprises the following steps.

a) Si definisce con IO un valore di corrente o di tensione che viene impostato nel circuito elettronico di controllo tale per cui il dispositivo non è in grado di fornire più alcuna energia dalla bobina. a) IO is defined as a current or voltage value that is set in the electronic control circuit such that the device is no longer able to supply any energy from the coil.

b. Si definisce con IOpt un valore di corrente del segnale indotto dalla bobina che corrisponde ad una condizione di funzionamento ottimizzato relativamente ai picchi di corrente indotti nella bobina e che viene fornito in ingresso del circuito elettronico di controllo, essendo il valore di IOpt » IO. b. IOpt is defined as a current value of the signal induced by the coil which corresponds to an optimized operating condition in relation to the current peaks induced in the coil and which is supplied to the input of the electronic control circuit, being the value of IOpt> 10.

c. Si definisce con Imin, con IOpt> Imin> IO un valore di soglia minimo dei picchi di corrente in ingresso del circuito elettronico di controllo tale per cui, quando i valori dei picchi diventano sempre minori di |Imin|, si può presumere che l'estrazione di energia provochi una certa azione di damping o soppressione delle oscillazioni dell'organo di interazione. c. With Imin, with IOpt> Imin> IO, a minimum threshold value of the input current peaks of the electronic control circuit is defined such that, when the peak values become less and less than | Imin |, it can be assumed that the energy extraction causes a certain action of damping or suppression of the oscillations of the organ of interaction.

d. L'unità elettronica di controllo misurerà i picchi di corrente dalla bobina e comanderà la chiusura di un circuito elettrico di connessione della bobina per il prelievo dell'energia elettrica dalla stessa solo quando il primo picco è maggiore di |IOpt| in valore assoluto. d. The electronic control unit will measure the current peaks from the coil and will command the closure of an electrical connection circuit of the coil for drawing the electrical energy from it only when the first peak is greater than | IOpt | in absolute value.

e. Per effetto del prelievo di energia elettrica l'ampiezza dei picchi di corrente inizierà a calare ed alla fine scenderà sotto il valore |IOpt|. L'estrazione dell'energia elettrica continuerà comunque fino al momento in cui i picchi di corrente avranno un valore uguale o minore di |Imin| per un periodo di tempo predefinito . And. As a result of the withdrawal of electricity, the amplitude of the current peaks will begin to decrease and eventually will fall below the | IOpt | value. In any case, the extraction of electricity will continue until the moment in which the current peaks have a value equal to or less than | Imin | for a predefined period of time.

f. Quando quest'ultima condizione è soddisfatta, l'elettronica di comando interromperà l'estrazione di energia e per il periodo di tempo prestabilito in attesa che la condizione (d) sia di nuovo vero Grazie a questa caratteristica, l'energia viene estratta dalla bobina con un approccio non continuo (''sincopato''), con un conseguente più efficace comportamento auto adattativo del dispositivo alle dinamiche di oscillazione ed alla variazione della flusso di fluido incidente. f. When this last condition is satisfied, the control electronics will interrupt the extraction of energy and for the predetermined period of time waiting for the condition (d) to be true again Thanks to this feature, the energy is extracted from the coil with a non-continuous approach ('' syncopated ''), with a consequent more effective self-adaptive behavior of the device to the oscillation dynamics and to the variation of the incident fluid flow.

Il metodo su indicato può anche essere applicato monitorando i picchi di tensione invece che i picchi di corrente. In questo caso si misureranno le cadute di tensione dei picchi di corrente su una resistenza o la variazione di carica su un condensatore. The above method can also be applied by monitoring voltage peaks instead of current peaks. In this case we will measure the voltage drops of the current peaks on a resistor or the charge variation on a capacitor.

Secondo un perfezionamento per poter attuare il metodo sopra descritto, l'elettronica di controllo deve conoscere i valori preimpostati di IOpt, Imin e IO (o Vopt, Vmin e VO, nel caso di controllo di tensione). According to an improvement, in order to be able to implement the method described above, the control electronics must know the preset values of IOpt, Imin and IO (or Vopt, Vmin and VO, in the case of voltage control).

Tutti questi parametri dipendono dalla particolare implementazione del dispositivo, dalle sue caratteristiche e da quelle del fluido, nonché delle condizioni di flusso dello stesso. All these parameters depend on the particular implementation of the device, its characteristics and those of the fluid, as well as the flow conditions of the same.

Pertanto è possibile dotare l'unità di controllo ad esempio di una memoria non volatile o di mezzi simili, in cui tali è possibile memorizzare rendere accessibili all'unità di controllo i valori di IOpt, Imin e IO (o Vopt, Vmin e VO, nel caso di diverse condizioni di utilizzo, configurazioni del sistema, tipo di fluido e condizioni di flusso. Therefore it is possible to equip the control unit with, for example, a non-volatile memory or similar means, in which such it is possible to memorize and make the values of IOpt, Imin and IO (or Vopt, Vmin and VO, in the case of different conditions of use, system configurations, type of fluid and flow conditions.

Pertanto all'attivazione il dispositivo utilizzerà il miglior set di parametri di IOpt, Imin e IO (o Vopt, Vmin e VO, nel caso di controllo di tensione) corrispondenti alle condizioni per il funzionamento ottimizzato, mentre in un secondo tempo sarà possibile modificare tutti od alcuni di questi parametri se le condizioni di impiego si modificheranno . Therefore, upon activation, the device will use the best set of parameters of IOpt, Imin and IO (or Vopt, Vmin and VO, in the case of voltage control) corresponding to the conditions for optimized operation, while at a later time it will be possible to modify all or some of these parameters if the conditions of use change.

Claims

CLAIMS 1. Fluid dynamic energy into electromotive energy transducer device, which device comprises a member of mechanical interaction with a fluid flow which member is supported in an oscillating manner at least in a plane with a component parallel to the direction of flow and a component preferably perpendicular to a surface of said mechanical interaction member which is transverse to the direction of flow and which member is placed in oscillation or vibration by said fluid flow by means of one or more elastic suspension elements; an electromotive force generator operating by magnetic induction and which comprises at least one generator of a magnetic flux, preferably inhomogeneous and which passes through at least one electrical conductor, preferably in the form of at least one coil; said at least one conductor and / or said at least one coil being dynamically connected to the mechanical interaction member with said fluid flow and said conductor or said coil being moved within the magnetic field by the oscillatory or vibratory movement of said member , thus generating an induced current in said conductor or in said coil; at least one unit for collecting the electrical signal generated by induction in said conductor or said coil, which collecting unit is electrically connected to the ends of said conductor or said coil and in which the member of mechanical interaction with the flow, cantilevered supported by free end portions of a pair of elastic arms which extend with at least one directional component in the direction of the fluid flow and are fixed to a frame at the ends opposite to said end portions free, the said elastic arms being coupled to the interaction member along corresponding peripheral edges of the interaction member itself, on mutually opposite sides thereof and for at least part of the said edges of the said interaction member, while said generator, or said conductor or said coil are coupled to the interaction member along the terminal edge of said member opposite the fastening end of the elastic arms to the frame.

2. Device according to claim 1, wherein, the electrical connection between said conductor or said coil occurs through said elastic arms which are of electrically conductive material and which connect on one side to the conductor and / or said coil and on the other hand to the unit for collecting the electric signal generated by induction.

Device according to claims 1 or 2, wherein the interacting member is in the form of a floating wing or leaf and has an end part having a predetermined partial length in the direction of flow which end part is connected to the two arms along the edges oriented in the direction of flow and an extension part of said end part which is fixed to said end part and extends freely with respect to the elastic arms in the direction of the fixing ends of these elastic arms to the frame .

Device according to one or more of the preceding claims, in which the two arms have at least one root section of their length which starts from the fastening end to the frame and extend in the opposite direction to the fastening end with at least one section terminal which has a predetermined angle of inclination with respect to the flow direction, so that the pair of elastic arms subtend with the said terminal sections a plane inclined with respect to the flow direction and whose edges transverse to the flow direction coincide with two planes parallel to each other and spaced perpendicular to the direction of flow and to the planes themselves.

5. Device according to one or more of the preceding claims, in which the root section of the two arms can be parallel to the flow direction or can have an inclination identical to that of the terminal section or different from the terminal one or alternatively can be shaped in so as to exhibit an elastic bending behavior which increases the effect of transferring the mechanical energy of the flow into the mechanical oscillation energy of the interacting member.

6. Device according to claim 5, in which the root segment has a course substantially corresponding to part or to an entire period (360 °) of a sinusoid and the two ends of said sinusoid are provided substantially aligned along the same plane parallel to the flow direction or on different planes.

7. Device according to one or more of the claims in which the conductor or the induction coil of the current is mounted according to one of the following two alternating options: externally to said leaf or oscillating wing preferably along the end edge thereof transverse to the direction of flow; the conductor or the induction coil of the current is in the form of a flat, spiral coil, formed by conductive tracks arranged in a plane and which follow a spiral path around an axis perpendicular to the plane containing the said coils, being called coil or said conductor fixed on a surface of the member interacting with the fluid flow, in particular of the surface of the wing or of the floating leaf or incorporated or embedded in the thickness of said interaction member, in particular of the surface of the wing or of the floating leaf.

8. Device according to one or more of the preceding claims, in which the magnetic field has an extension such as to cover the volume of space within which said coil moves when it oscillates together with the member of interaction with the fluid flow; and said magnetic field has partial areas of said volume of space in which the polarity of the magnetic field is alternately inverted between area and area of said volume of space, or the magnetic field is homogeneous and that is to say it maintains the intensity, direction and direction in the volume of space in which the interacting organ performs the oscillatory movement unaltered.

9. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that it comprises a control unit associated and / or integrated in the collection unit and in which said control unit automatically interrupts the drawing of current from the coil, to avoid a damping or a damping of oscillations.

10. Device according to claim 9 in which a minimum threshold of voltage or current value of the electrical signal induced in the coil or coils can be set in the control unit, and the control unit measures the voltage or current actually induced by the said signal by interrupting the drawing of current from the coil for a certain period of time which is also preset when the voltage or current measurement respectively reaches or falls below said minimum threshold of the voltage or current value, which minimum voltage or current threshold is determined as an intermediate value between an ideal theoretical voltage or current value of the electrical signal induced in the coil thanks to the oscillations of the wing and a voltage or current value of said electrical signal corresponding to the condition in which the sampling determines the damping of the amplitude and / or frequency of the oscillations of the wing to an extent that reduces the energy that can be drawn at levels close to zero.

11. Device according to one or more of the preceding claims, wherein said device is housed inside a conduit for containing said fluid while the collection device is provided externally to said containment conduit, since the passage of electrical energy through the containment wall of said fluid flow from the induction coil to the collection device occurs by means of capacitive coupling between a terminal inside the containment duct and connected to said coil and an external terminal to said duct containment and connected to the collection unit.

12. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that it is alternatively or in combination an instrument for measuring the flow rate of a fluid flow or a converter of mechanical energy into electrical energy for the accumulation of the latter, example as a generator of electricity or so-called "harvester".