JP6898922B2 - エネルギ変換システム及び方法 - Google Patents
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Description
発電機が接触帯電モードで動作するときのロータ及びステータの表面が摩耗する。装置の寿命を減少させることに加えて、このモードで長期間動作するとき、発電機の電力レベルは低下する。
ロータに保持された電荷が漏れることがある。したがって、非接触静電誘導モードで動作するとき、電力レベルは時間とともに減少する。
運動に応じて電力を発生する発電機であって、発電するように互いに対して動かされる第1及び第2の要素を有する、発電機と;
発電機の出力電力又は電圧の変動を減らすようにエネルギ発生モード中に、第1及び第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御する駆動機構と;
を有する。
発電機を動作させるステップを含み、前記発電機は、運動に応じて電力を発生させるとともに、第1及び第2の要素を有し、発電機を動作させるステップは:
発電機の出力電力又は電圧の変動を減少させるように、エネルギ発生モード中に、第1の要素及び第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御するステップを含む。
要素が接触している帯電モードと、第1及び第2の要素が非接触であるエネルギ発生モードとを(例えば、交互に)実現するように、(例えば断続的に)第1及び第2の要素を接触させるとともに非接触にさせるステップを含み得る。
エネルギ発生モード中に第1の要素と第2の要素との間の間隔を変更する、例えば減少させるステップ;又は
第1の要素と第2の要素との間の相対回転を発生させ、エネルギ発生モード中に、第1の要素と第2の要素との間の相対回転速度を一定の分離で制御するステップ;又は
第1の要素と第2の要素との間の相対回転を発生させ、相対回転に応じて流体力学的揚力を発生させるステップであって、方法は、それによって第1の要素と第2の要素との間の分離を制御するように、エネルギ発生モード中に第1の要素と第2の要素との間の相対回転速度を制御するステップを含む、ステップ;又は
エネルギ発生モード中に第1の要素と第2要素との間の相対的な角度方向の変化を発生させるステップ;又は
エネルギ発生モード中に第1の要素と第2の要素との間の横方向の相対位置の変化を発生させるステップ;
を含み得る。
相対位置調整に基づいて、2次元又は3次元のロータ及びステータの表面形状の間の重なりの程度;
均一な間隔の調整(すなわち、直線位置調整)又は相対的な向きの調整、例えば、不均一な間隔の形状を変化させる傾斜角(すなわち、配向調整)に基づいて、2次元又は3次元のロータ及びステータの表面形状の間の間隔の量;
ロータとステータの相対回転速度。
接触(帯電)モード及び非接触(発電)モードフェーズのタイミング及び/又は持続時間を決定するために、使用される。また、コントローラが、プレート間の接触がいつ確立されたか及び接触が確立されているかどうかを決定することが望ましい場合もある。この情報は、プレートの分離を機械的に制御する駆動機構にリアルタイムのフィードバックを提供するために利用され得る。センサ要素はまた、接触がTEG24のプレートの間でいつなされたか、及び接触がなされたかどうかを決定するために使用されてもよい。
1. エネルギ変換システムであって:
運動に応じて電力を発生する発電機(24)であって、発電するように互いに対して動かされる第1の要素(26)及び第2の要素(28)を有する、発電機と;
前記発電機の出力電力、又は電圧、又は電流の変動を減らすようにエネルギ発生モード中に、前記第1及び前記第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御する駆動機構と;を有する。
実施形態1に記載のシステム。
実施形態1又は2に記載のシステム。
実施形態1乃至3のいずれかに記載のシステム。
電気活性ポリマーアクチュエータを有する;又は
圧力制御システムを有し、前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記間隔は、空気スラスト軸受によって制御される、
実施形態4に記載のシステム。
実施形態4又は5に記載のシステム。
実施形態1乃至3のいずれか1つに記載のシステム。
実施形態7に記載のシステム。
実施形態1乃至8のいずれか1つに記載のシステム。
実施形態9に記載のシステム。
実施形態9に記載のシステム。
実施形態に記載のシステム。
実施形態1に記載のシステム。
実施形態1乃至13のいずれか1つに記載のシステム。
発電機(24、52)を動作させるステップを含み、前記発電機は、運動に応じて電力を発生させるとともに、電力を発生させるように互いに対して動かされる第1の要素(26)及び第2の要素(28)を有し、前記発電機を動作させるステップは:
前記発電機の出力電力又は電圧の変動を減少させるように、エネルギ発生モード中に、前記第1の要素及び前記第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御するステップを含み、
前記方法は、オプションで、前記要素が接触している帯電モードと、前記第1の要素及び前記第2の要素が非接触である前記エネルギ発生モードとを交互に実現するように、前記第1の要素(26)及び前記第2の要素(28)を接触及び非接触に断続的にさせるステップをさらに含む。
Claims (11)
- エネルギ変換システムであって:
運動に応じて電力を発生する発電機であって、発電するように互いに対して動かされる第1の要素及び第2の要素を有する、発電機と;
前記発電機の出力電力、又は電圧、又は電流の変動を減らすようにエネルギ発生モード中に、前記第1の要素及び前記第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御する駆動機構と;を有し、
前記駆動機構は、前記エネルギ発生モード中に、一定の出力電力、又は電圧、又は電流を維持するように適合されるコントローラを有し、
前記駆動機構はさらに、前記第1の要素及び前記第2の要素を、互いに接触及び非接触にさせるためのものであり、
前記エネルギ変換システムは、前記第1の要素及び前記第2の要素が前記駆動機構によって接触させられる帯電モードと、前記第1の要素及び前記第2の要素が非接触であるエネルギ発生モードとを有し、
前記第1の要素及び前記第2の要素は、互いに対して回転可能な第1のディスク要素及び第2のディスク要素を有し、前記システムは、前記第1の要素と前記第2の要素との間に相対運動を発生させるモータをさらに有し、前記駆動機構は、前記モータを駆動し、それによって前記エネルギ発生モード中に前記第1の要素と前記第2の要素との間の相対回転速度を制御するように適合されるコントローラを有し、
前記駆動機構は、前記第1の要素及び/又は前記第2の要素に協調して結合される、1つ又は複数の螺旋パターン層要素を有し、前記螺旋パターン層要素は、前記相対回転速度が前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記間隔を決定するように、回転に応じて、前記第1の要素と前記第2の要素との間に揚力を発生させるためのものである、
エネルギ変換システム。 - 前記駆動機構は、前記エネルギ発生モード中に、前記第1の要素と前記第2の要素との間の間隔を変更するように、例えば、減らすように適合されるコントローラを有する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記駆動機構は:
電気活性ポリマーアクチュエータを有する;又は
圧力制御システムを有し、前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記間隔は、空気スラスト軸受によって制御される、
請求項2に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記エネルギ発生モード中に前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記間隔をゼロに減少させるように適合され、それにより帯電モードの移行を実現する、
請求項2又は3に記載のシステム。 - 前記駆動機構は、前記エネルギ発生モード中に前記第1の要素と前記第2の要素との間の傾斜角度を変えるように適合されるコントローラを有する、
請求項1に記載のシステム。 - 前記第1の要素及び前記第2の要素は、対応する表面で互いに対向し、前記表面の一方又は両方は非平面である、
請求項5に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記第1の要素と前記第2の要素との間の一定の分離を伴う前記エネルギ発生モード中に、前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記相対回転速度を制御するように適合される、
請求項1に記載のシステム。 - 前記コントローラは、前記エネルギ発生モード中に、前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記相対回転速度を制御し、それによって前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記分離を制御するように適合される、
請求項1に記載のシステム。 - エネルギ変換システムであって:
運動に応じて電力を発生する発電機であって、発電するように互いに対して動かされる第1の要素及び第2の要素を有する、発電機と;
前記発電機の出力電力、又は電圧、又は電流の変動を減らすようにエネルギ発生モード中に、前記第1の要素及び前記第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御する駆動機構と;を有し、
前記駆動機構は、前記エネルギ発生モード中に、一定の出力電力、又は電圧、又は電流を維持するように適合されるコントローラを有し、
前記駆動機構はさらに、前記第1の要素及び前記第2の要素を、互いに接触及び非接触にさせるためのものであり、
前記エネルギ変換システムは、前記第1の要素及び前記第2の要素が前記駆動機構によって接触させられる帯電モードと、前記第1の要素及び前記第2の要素が非接触であるエネルギ発生モードとを有し、
前記駆動機構は、前記第1の要素及び/又は前記第2の要素に協調して結合される、1つ又は複数の螺旋パターン層要素を有し、前記パターン層要素は、相対回転速度が前記第1の要素と前記第2の要素との間の前記間隔を決定するように、回転に応じて、前記第1の要素と前記第2の要素との間に揚力を発生させるためのものであり、前記相対回転速度は、外部入力力に依存する、
エネルギ変換システム。 - エネルギ変換システムであって:
運動に応じて電力を発生する発電機であって、発電するように互いに対して動かされる第1の要素及び第2の要素を有する、発電機と;
前記発電機の出力電力、又は電圧、又は電流の変動を減らすようにエネルギ発生モード中に、前記第1の要素及び前記第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御する駆動機構と;を有し、
前記駆動機構は、前記エネルギ発生モード中に、一定の出力電力、又は電圧、又は電流を維持するように適合されるコントローラを有し、
前記駆動機構はさらに、前記第1の要素及び前記第2の要素を、互いに接触及び非接触にさせるためのものであり、
前記エネルギ変換システムは、前記第1の要素及び前記第2の要素が前記駆動機構によって接触させられる帯電モードと、前記第1の要素及び前記第2の要素が非接触であるエネルギ発生モードとを有し、
前記第1の要素及び/又は前記第2の要素の表面帯電の状態に依存するパラメータを検出するセンサと、例えば前記発電機の出力電圧に基づいて、前記第1の要素及び/又は前記第2の要素の前記表面帯電の状態に依存して前記帯電モードのタイミング及び/又は持続時間を制御するコントローラと、をさらに有する、
エネルギ変換システム。 - エネルギ変換方法であって:
発電機を動作させるステップを含み、前記発電機は、運動に応じて電力を発生させるとともに、電力を発生させるように互いに対して動かされる第1の要素及び第2の要素を有し、前記発電機を動作させるステップは:
前記発電機の出力電力又は電圧の変動を減少させるように、エネルギ発生モード中に、前記第1の要素及び前記第2の要素の相対速度、間の間隔、又は相対的な向き若しくは位置を制御するステップを含み、
前記方法は、前記要素が接触している帯電モードと、前記第1の要素及び前記第2の要素が非接触である前記エネルギ発生モードとを実現するように、前記第1の要素及び前記第2の要素を接触させるとともに非接触にさせるステップと、
前記第1の要素及び/又は前記第2の要素の表面帯電の状態に依存するパラメータを検出するステップと、
前記発電機の出力電圧に基づいて、前記第1の要素及び/又は前記第2の要素の前記表面帯電の状態に依存して前記帯電モードのタイミング及び/又は持続時間を制御するステップと、をさらに有する、
方法。
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