JP2010517755A - 最適化された効率性で機械的な衝撃エネルギーを電気的エネルギーに転換するためのデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
K2は、圧電材料の電気機械的結合定数であり、
Δσmoyは、材料における平均応力変化であり、
Δεmoyは、材料における平均変形変化である。
転換デバイスは、それらの端部にそれぞれに埋め込まれかつ均一に分布させられたブレードのセットを備えている。これらのブレードは、機械的エネルギーを電気的エネルギーに転換する材料、例えば(PVDFタイプの)圧電ポリマーまたは電気活性材料によって形成されている。各ブレードは、ポリマーを被覆する下側電極および上側電極によって被覆されており、それらの電極は、ブレードの全長にわたって延在している。有利なことに、上側電極は、すべての上側電極の間に電気的な接続がもたらされるように固定されたブレードの長手方向端部同士の間に、例えば単一構造の形態で、連続的に形成されている。下側電極に関しても同様に、下側電極は、有利なことに、単一構造の形態で形成されている。この独自の実施形態は、電極の各セットに関する二つの接続を満たすものであるから、電気的な接続の形成を簡単にする。
4 第1の長手方向端部
6,10 支持体
8 第2の長手方向端部
12 コア
14 上側電極
16 下側電極
20 オリフィス
102 膜
112 コア
114,116 電極
202 膜
202’ 離散的な要素
206,208 支持体
212 コア
214,216 電極
302 膜
306,310 支持体
312 コア
314,316 電極
322 光起電セル
Claims (14)
- フレームを具備してなる、物体の衝撃による機械的エネルギーを電気的エネルギーへと転換するためのデバイスであって、
膜(102,202,302)が、少なくとも第1の長手方向端部(4)と第2の長手方向端部(8)とによって前記フレームに懸架されており、
前記膜(102,202,302)は、前記膜(102,202,302)の中央平面に対して実質的に横断する方向に、前記物体によって衝撃が与えられるよう意図されており、
前記膜(102,202,302)は、
機械的エネルギーを電気的エネルギーへと変換するための材料から形成されたコア(112,212,3012)を具備してなり、
前記第1の長手方向端部(4)から前記第2の長手方向端部(8)へ延在しており、かつ、
少なくとも部分的にオーバーラップしており、
前記デバイスは、
前記コア(112,212)の第1の面における第1の複数の電極(114,214)と、前記コア(112,212)の第2の面における第2の複数の電極(116,216)と、を具備してなり、
それぞれの複数の電極(114,214,116,216)は、
前記膜(102,202)の前記第1の長手方向端部から前記膜(102,202)の前記第2の長手方向端部へ延在する、並置された離散的なブレードを具備してなり、
前記第1および第2の複数の電極は、少なくとも部分的にオーバーラップしており、
前記コア(212)は、前記電極ブレード同士の間に延在する開口を具備してなることを特徴とするデバイス。 - 前記膜(202)を、並置され、懸架されたストリップ(202’)の形態に規定するように、前記開口が、前記コア(212)の前記第1の長手方向端部から前記第2の長手方向部へ、長手方向に延在していることを特徴とする請求項1に記載のデバイス。
- ブレードの形態における前記電極(114,116,214,216)の幅(L)は、前記膜(102,202)に衝撃を与えるよう意図された前記物体のサイズよりも大きいことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のデバイス。
- 前記膜に衝突する前の直径と前記膜に衝突した後の直径とを有している物体の衝撃エネルギーを回収するよう意図されており、
前記電極ブレードが、衝突後の直径と少なくとも同等の幅を有しており、かつ前記開口が、衝突前の直径未満の幅を有していることを特徴とする請求項3に記載のデバイス。 - 前記ブレードの幅(L)が、前記ストリップ(202’)の幅と実質的に等しいことを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記膜(102,202,302)は、衝撃が与えられない場合、いかなる機械的張力も受けないものであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記膜(102,202,302)は、衝撃が与えられない場合、所定の機械的張力を受けるものであり、それによって、前記膜の共振振動数が、衝撃の振動数と一致するようになっていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記コア(112,212,312)が、圧電材料または電気活性材料から形成されていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記膜に衝撃を与えるよう意図された前記物体は、水滴であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載のデバイス。
- さらに、光起電セル(322)を具備してなる、太陽エネルギーを電気的エネルギーに転換するためのデバイスを具備してなり、
前記膜(302)が、光を透過する材料から形成されており、
前記光起電セル(332)が、前記物体の移動の方向に対して、前記膜(302)の下流に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載のデバイス。 - 請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の転換デバイスと、物理量のためのセンサとを具備してなるシステムであって、前記センサが、前記転換デバイスによって、少なくとも部分的に電源供給されるものであることを特徴とするシステム。
- 前記膜が、前記センサの感応領域を形成しており、前記膜に衝撃を与える前記物体に関する情報を取得可能となっていることを特徴とする請求項11に記載のシステム。
- 前記膜は、前記センサの感応領域を形成しており、前記センサが、前記膜の共振振動数に関する振動を検出することによって、前記膜の特性に関する振動を検出するよう意図されたものであることを特徴とする請求項11または請求項12に記載のシステム。
- 水滴の衝撃からエネルギーを回収するための請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載のデバイスの使用法。
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