PT106123A

PT106123A - ELECTROMECHANICAL SYSTEM OF GENERATION AND STORAGE OF ELECTRIC ENERGY FROM THE MOVEMENT OF A SURFACE

Info

Publication number: PT106123A
Application number: PT106123A
Authority: PT
Inventors: Filipe Emanuel Dias Azevedo Casimiro; Francisco Joao Anastacio Duarte
Original assignee: Waydip En E Ambiente Lda
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2013-07-31
Also published as: WO2013114253A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO ESTÁ RELACIONADA COM UM SISTEMA (1) ELETROMECÂNICO DE GERAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA, ACIONADO A PARTIR DO MOVIMENTO DE UMA SUPERFÍCIE (2). O SISTEMA POSSUI DUAS SUPERFÍCIES, SENDO A SUPERFÍCIE MÓVEL (2) ACIONADA POR QUALQUER TIPO DE CARGA VARIÁVEL. SEMPRE QUE PRESSIONADA, ESTA ACIONA DOIS VEIOS (8) E (9), POR VIA DE LIGAÇÕES MECÂNICAS, OS QUAIS ACIONAM POR SUA VEZ UM SISTEMA DE COMPONENTES DENTADAS (11) E (13), QUE ESTÃO LIGADAS AO VEIO DE UM GERADOR ELÉTRICO (14). A ENERGIA GERADA É MONITORIZADA, CONTROLADA E ARMAZENADA POR UM SISTEMA ELETRÓNICO (16) DESENVOLVIDO PARA O EFEITO.DESTA FORMA, A PRESENTE INVENÇÃO É ÚTIL PARA PERMITIR GERAR ENERGIA ELÉTRICA POR VIA ALTERNATIVA, SERVINDO-SE DE QUALQUER TIPO DE CARGAS VARIÁVEIS SOBRE SUPERFÍCIES MÓVEIS, O QUE DIMINUI A NECESSIDADE DE UTILIZAÇÃO DE COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS PARA ESTE EFEITO, PERMITINDO AINDA O SEU ARMAZENAMENTO.The present invention relates to an electrical generation and storage system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2). THE SYSTEM HAS TWO SURFACES, THE MOBILE SURFACE (2) IS OPERATED BY ANY TYPE OF VARIABLE LOAD. ALWAYS PRESSED, IS ACTIONED BY TWO BRAKES (8) AND (9) THROUGH MECHANICAL CONNECTIONS, WHICH ACTUALLY OPERATE A SYSTEM OF TOOTHED COMPONENTS (11) AND (13) THAT ARE CONNECTED TO THE VEIN OF AN ELECTRIC GENERATOR (14). THE ENERGY GENERATED IS MONITORED, CONTROLLED AND STORED BY AN ELECTRONIC SYSTEM (16) DEVELOPED FOR THE EFFECT OF THIS FORM, THIS INVENTION IS USEFUL TO ENABLE ELECTRICITY ENERGY ALTERNATIVE, SERVING ANY TYPE OF VARIABLE LOADS ON MOBILE SURFACES , WHICH DECREASES THE NEED FOR THE USE OF FOSSIL FUELS FOR THIS EFFECT, ALWAYS ALLOWING THEIR STORAGE.

Description

DESCRIÇÃODESCRIPTION

Sistema eletromecânico de geração de energia elétrica a partir do movimento de uma superfícieElectromechanical system of electric energy generation from the movement of a surface

Dominio técnico da invenção A presente invenção diz respeito a um sistema de conversão energética destinado à produção de energia elétrica a partir da energia libertada por pessoas e/ou veículos, para uma superfície horizontal que faz parte do pavimento pelo qual se deslocam, sendo a superfície ligeiramente deslocada pela sua passagem, que por sua vez, aciona um sistema mecânico de alavancas e engrenagens que converte o movimento linear em rotacional, o que permite o acionamento de um gerador elétrico para gerar eletricidade. Este sistema modular permite a integração de várias unidades de modo a aumentar a capacidade de geração.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an energy conversion system for the production of electric energy from the energy released by persons and / or vehicles, to a horizontal surface forming part of the floor by which they move, the surface slightly displaced by its passage, which in turn activates a mechanical system of levers and gears that converts linear to rotational motion, which allows the activation of an electric generator to generate electricity. This modular system allows the integration of several units in order to increase generation capacity.

Sumário da invenção É objetivo da presente invenção a criação de um sistema de conversão energética, destinado a ser aplicado no pavimento com a finalidade de aproveitar a energia para este libertada, durante deslocação de pessoas e/ou veículos, para gerar eletricidade. A passagem de pessoas e/ou veículos pela superfície do sistema, que faz parte do pavimento, aciona um sistema eletromecânico convertendo a energia cinética e potencial captada em energia elétrica. Para além da geração de energia elétrica, o sistema permite também armazenar a mesma. A presente invenção é útil para permitir a geração de energia elétrica por via renovável e alternativa, não necessitando de 1 qualquer combustível fóssil como fonte de energia, tendo por esta razão como principal vantagem não emitir gases com efeito de estufa (essencialmente CO2) durante a produção de energia elétrica, permitindo a redução do impacto ambiental causado por tecnologias de geração elétrica. Outra vantagem associada a esta tecnologia reflete-se na sua diversidade de aplicação, podendo esta ser atuada por pessoas e/ou veículos, possibilitando a sua implementação em inúmeros locais: no pavimento de espaços interiores como centros comerciais, ginásios, pavilhões desportivos, discotecas, entre outros locais com grande afluência de pessoas; no pavimento de locais exteriores como passeios, passadeiras, pontes pedonais e em zonas de lazer; na via rodoviária em zonas de abrandamento como zonas de passagens para peões, zonas com lombas, zonas de portagens, saídas de autoestradas entre outras zonas de velocidade reduzida e grande afluência de tráfego rodoviário.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an energy conversion system, intended to be applied to the floor in order to take advantage of the energy released during displacement of persons and / or vehicles, to generate electricity. The passage of people and / or vehicles through the surface of the system, which is part of the pavement, triggers an electromechanical system converting the kinetic and potential energy captured into electrical energy. Besides the generation of electric energy, the system also allows to store it. The present invention is useful for allowing the generation of electric energy by means of a renewable and alternative energy source, which does not require any fossil fuel as an energy source, and therefore has the main advantage of not emitting greenhouse gases (essentially CO2) during production of electric energy, allowing the reduction of the environmental impact caused by electricity generation technologies. Another advantage associated with this technology is reflected in its diversity of application, being able to be actuated by people and / or vehicles, allowing its implementation in numerous places: in the pavement of interior spaces like commercial centers, gymnasiums, sports pavilions, discotheques, among other places with large numbers of people; on the pavement of outdoor locations such as sidewalks, walkways, pedestrian bridges and in recreational areas; on the road in areas of slowdowns such as pedestrian crossing areas, areas with bumps, tolling areas, motorway exits between other low speed areas and a large influx of road traffic.

Estado da técnica A geração de energia elétrica encontra-se ainda fortemente dependente de centrais térmicas alimentadas por combustíveis fósseis (carvão, gás natural ou derivados de petróleo) e energia nuclear, tendo-se verificado nas últimas décadas um aumento na implementação, em grande escala, de sistemas de geração elétrica a partir de recursos renováveis, principalmente centrais hidroelétricas e parques eólicos, Onshore e Offshore. A energia solar tem vindo a ser aproveitada em centrais termoelétricas e fotovoltaicas, que no entanto apresentam incertezas quando à sua viabilidade devido ao elevado custo de instalação e baixo rendimento de conversão. 2State of the art Electricity generation is still heavily dependent on fossil fuel-fired power stations (coal, natural gas, or petroleum products) and nuclear energy, and there has been a large-scale increase in implementation over the last decades , of electricity generation systems from renewable resources, mainly hydroelectric power plants and wind farms, Onshore and Offshore. Solar energy has been used in thermoelectric and photovoltaic power plants, which nevertheless present uncertainties when it is feasible due to the high installation cost and low conversion efficiency. 2

Os meios de geração em grande escala previamente descritos encontram-se, geralmente, distanciados dos grandes centros urbanos e industriais onde o consumo elétrico é mais acentuado. Deste modo, torna-se necessário transportar a energia elétrica para esses centros o que se traduz em perdas energéticas na rede de transporte que devem ser compensadas por um maior consumo dos respetivos recursos. Além disso, os recursos energéticos referidos nem sempre se encontram disponíveis (energia solar, eólica e hídrica) ou necessitam de ser adquiridos por via económica (combustíveis fósseis e energia nuclear), sendo o consumo destes ecologicamente indesej ável.The previously described large-scale generation facilities are generally distant from major urban and industrial centers where electricity consumption is most pronounced. Thus, it is necessary to transport the electric energy to these centers, which translates into energy losses in the transmission network that must be compensated by a greater consumption of the respective resources. In addition, the energy resources referred to are not always available (solar, wind and water) or need to be purchased economically (fossil fuels and nuclear energy), and their consumption is ecologically undesirable.

Recentemente, para reduzir o transporte de energia elétrica das centrais para os centros urbanos, passou-se a aderir ao conceito de "microgeração" pela implementação de dispositivos de geração elétrica com baixa potência nas próprias habitações ou locais públicos. As tecnologias adotadas para este tipo de geração são essencialmente fotovoltaica e eólica, que dependem de condições climatéricas favoráveis (sol e vento) as quais, para além de intermitentes e geograficamente dependentes, são também imprevisíveis.Recently, in order to reduce the transportation of electric power from power stations to urban centers, it has become part of the concept of " microgeneration " by the implementation of electric generating devices with low power in the own dwellings or public places. The technologies adopted for this type of generation are essentially photovoltaic and wind power, which depend on favorable climatic conditions (sun and wind) which, as well as intermittent and geographically dependent, are also unpredictable.

Além da energia eólica e solar, nos centros urbanos encontra-se presente um outro recurso energético suscetível para microgeração elétrica: o tráfego pedestre e rodoviário. A afluência de pessoas e veículos são dois fatores evidentes nas zonas populadas, consistindo em fontes de energia cinética e potencial constantemente desperdiçadas para um espaço em comum, o pavimento. Por esta razão surge a ideia de utilizar esse espaço, de modo a aproveitar a energia desperdiçada na locomoção de pessoas/veículos para geração de energia elétrica. 3 0 conceito de aproveitar a energia libertada por pessoas ou veiculos no pavimento para produção de energia elétrica não é inédito, existindo já sistemas devidamente patenteados que executam esta função. A patente CA2715129A1 (bem como as patentes WO2009098673A1, US7830071B2 e US20050127677) apresenta um sistema que utiliza transdutores piezoelétricos em superfícies, que ao serem deformados pela passagem de pessoas ou veiculos produzem energia elétrica. Contudo os transdutores piezoelétricos apresentam uma capacidade de geração muito baixa, sendo necessária a aplicação de um grande número de unidades para que a energia elétrica produzida seja considerável, pondo em causa a viabilidade do projeto dado que estas unidades piezoelétricas são bastante dispendiosas. A presente invenção destaca-se das anteriormente descritas apresentando um sistema alternativo, cuja densidade de geração é muito superior aos sistemas atrás referidos, tornando assim a produção de energia elétrica a partir do pavimento muito mais sustentável.In addition to wind and solar energy, in urban centers there is another energy resource susceptible to electric microgeneration: pedestrian and road traffic. The influx of people and vehicles are two obvious factors in the populated areas, consisting of sources of kinetic energy and potential constantly wasted for a common space, the pavement. For this reason, the idea of using this space arises, in order to take advantage of the wasted energy in locomotion of people / vehicles for electric energy generation. 3 The concept of taking advantage of the energy released by people or vehicles on the pavement for the production of electric energy is not unheard of, and there are already duly patented systems that perform this function. The patent CA2715129A1 (as well as the patents WO2009098673A1, US7830071B2 and US20050127677) discloses a system which uses piezoelectric transducers on surfaces which, when deformed by the passage of persons or vehicles, produce electric energy. However piezoelectric transducers have a very low generation capacity, requiring a large number of units to be used in order to produce a considerable amount of electric energy, which undermines the viability of the project, since these piezoelectric units are very expensive. The present invention stands out from those described above by presenting an alternative system whose generation density is much higher than the above systems, thus making the production of electricity from the floor much more sustainable.

Outros sistemas destinados ao mesmo propósito apresentam mecanismos hidráulicos ou pneumáticos que servem como intermediários no processo de conversão energética. A maioria dos sistemas baseia-se em converter a energia mecânica captada em energia potencial de pressão, sendo esta última armazenada num acumulador para posteriormente alimentar um atuador hidráulico/turbina acoplado/a a um gerador elétrico, o qual produz energia elétrica. Apesar de alguns sistemas se adaptarem a pessoas e veiculos (como é o caso das patentes GB2461860A, US20110215593A1 e US5634774) , a maioria destina-se somente a veiculos terrestres, como é o caso do sistema apresentado na patente US20070246282A1 (bem como nas patentes US4739179, US7541684B1, GB2461860A, US20060147263A1, US6936932B2, W02010/085967A1, US6172426B1, US4409489, US4211078, US4173431 e US4004422). Este tipo de sistema 4 necessita de cargas muito elevadas para que seja devidamente atuado e produza quantidades de energia elétrica consideráveis. Além disso, o facto de os sistemas previamente referidos utilizarem mecanismos hidráulicos intermédios, tornam-se mais dispendiosos e complexos, sendo necessário ocupar muito espaço para a sua implementação. A presente invenção destaca-se das anteriormente descritas ao não apresentar estas limitações, visto apresentar um sistema eletromecânico simples e compacto que permite a geração de quantidades energéticas equivalentes, ou superiores, relativamente às tecnologias referidas, pela interligação de vários blocos segundo diversas configurações maximizando assim, a geração total do sistema.Other systems intended for the same purpose have hydraulic or pneumatic mechanisms that serve as intermediates in the energy conversion process. Most systems rely on converting the mechanical energy captured into potential pressure energy, the latter being stored in an accumulator to later feed a hydraulic / turbine actuator coupled to an electric generator, which produces electrical energy. Although some systems are adapted to people and vehicles (as is the case of GB2461860A, US20110215593A1 and US5634774), most are intended only for land vehicles, as is the case of the system disclosed in US20070246282A1 (as well as in patents US4739179 , US7541684B1, GB2461860A, US20060147263A1, US6936932B2, W02010 / 085967A1, US6172426B1, US4409489, US4211078, US4173431 and US4004422). This type of system 4 requires very high loads so that it is properly actuated and produces considerable amounts of electrical energy. In addition, the fact that the above-mentioned systems use intermediate hydraulic mechanisms becomes more expensive and complex and requires much space for their implementation. The present invention draws attention to those described above in that it does not present these limitations since it presents a simple and compact electromechanical system that allows the generation of equivalent or higher energy quantities with respect to the referred technologies by interconnecting several blocks according to various configurations, thus maximizing , the total generation of the system.

Outras tecnologias desenvolvidas e patenteadas consistem em sistemas que operam segundo os mesmos princípios que a presente invenção, dado que possuem apenas um sistema mecânico que aciona um gerador elétrico, como é o caso da patente US20100295322A1. Neste sistema, a superfície que recebe a carga externa da pessoa interage com o sistema mecânico apenas num ponto, tornando a transmissão de forças desequilibrada. Além disso, a relação de transmissão entre a alavanca e o sistema de engrenagens é baixa, sendo necessários estágios intermédios para fornecer a rotação necessária ao gerador elétrico para um pequeno deslocamento da superfície. No presente invento isto não acontece, pois devido à configuração geométrica do sistema, a distribuição da carga é mais uniforme, promovendo uma melhor distribuição da mesma assim como uma maior relação de transmissão entre a alavanca e a engrenagem que aciona o rotor do gerador elétrico. Na presente invenção é necessário apenas um elemento elástico central para restituir a superfície para a sua posição inicial, a qual se mantém sempre equilibrada devido à configuração da estrutura mecânica que a sustenta, o que não acontece no sistema 5 anteriormente referido o qual possui vários elementos elásticos para o mesmo efeito. Nesse mesmo sistema, o contacto da alavanca com a engrenagem, assim como a força transmitida, dá-se apenas num lado desta última componente, destacando-se a presente invenção por executar a mesma função segundo uma configuração simétrica, a qual permite uma melhor transmissão de binário para o veio. Na patente US20090315334A1 (bem como nas patentes US20060152008A1 e US20110187125A1) é apresentado um sistema cujo principio de conversão é semelhante à presente invenção. No entanto, este sistema de conversão, destinado unicamente a veículos, apresenta uma superfície inclinada, o que provoca uma desaceleração excessiva aos veículos durante a passagem destes pela mesma, bem como aumenta a possibilidade de danificação dos mesmos. 0 sistema previamente referido (assim como os dispositivos apresentados nas patentes US20110049906A1 e CN201339553Y), faz uso de uma superfície que roda numa das suas extremidades longitudinais, sendo a carga captada por esta transmitida para o resto do sistema na extremidade oposta. Este método não permite o aproveitamento da força total, dado que parte desta é distribuída pelo apoio exercido na extremidade de rotação diminuindo, consequentemente, a energia captada pelo sistema. A presente invenção destaca-se da anteriormente referida pois a superfície mantém-se sempre plana, para que em primeiro lugar esta não cause distúrbios na circulação de veículos ou pessoas, e em segundo lugar permite obter um melhor aproveitamento das forças nela exercidas, dado que estas são equitativamente distribuídas e transferidas da superfície para o resto do sistema mecânico, maximizando assim a energia captada e entregue ao referido sistema mecânico.Other developed and patented technologies consist of systems operating according to the same principles as the present invention, since they have only one mechanical system that drives an electric generator, as is the case of patent US20100295322A1. In this system, the surface receiving the external load of the person interacts with the mechanical system only at one point, making the transmission of forces unbalanced. In addition, the gear ratio between the lever and the gear system is low, intermediate stages are required to provide the necessary rotation to the electric generator for a small displacement of the surface. In the present invention this does not happen because, because of the geometrical configuration of the system, the distribution of the load is more uniform, promoting a better distribution thereof as well as a higher ratio of transmission between the lever and the gear that drives the rotor of the electric generator. In the present invention, only a central elastic element is required to restore the surface to its initial position, which is always balanced due to the configuration of the mechanical structure supporting it, which is not the case in the above-mentioned system 5 which has several elements elastic for the same effect. In this same system, the contact of the lever with the gear, as well as the transmitted force, occurs only on one side of the latter component, the present invention being distinguished by performing the same function in a symmetrical configuration, which allows a better transmission torque to the shaft. In the patent US20090315334A1 (as well as in the patents US20060152008A1 and US20110187125A1) there is presented a system whose conversion principle is similar to the present invention. However, this conversion system, intended solely for vehicles, has a sloping surface, which causes excessive deceleration of the vehicles during their passage through them, as well as increasing the possibility of damaging them. The prior-mentioned system (as well as the devices disclosed in patents US20110049906A1 and CN201339553Y) makes use of a surface which rotates at one of its longitudinal ends, the charge being drawn by the latter being transmitted to the rest of the system at the opposite end. This method does not allow the use of total force, since part of it is distributed by the support exerted at the end of rotation, consequently decreasing the energy captured by the system. The present invention stands out from the above mentioned because the surface remains always flat, so that in the first place it does not cause disturbances in the circulation of vehicles or people, and secondly it allows to obtain a better utilization of the forces exerted in her, since these are evenly distributed and transferred from the surface to the rest of the mechanical system, thus maximizing the energy captured and delivered to said mechanical system.

No caso do sistema mencionado na patente US7714456B1, o veículo não atua diretamente uma superfície mas sim um elemento mecânico que, devido à sua configuração geométrica, 6 torna a zona de passagem um pouco irregular e expõem o sistema a agentes externos encurtando o seu tempo de vida. Estas contrapartidas não se verificam na presente invenção a qual possui uma superfície cujas irregularidades associadas ao deslocamento são impercetíveis, encontrando-se o sistema de conversão isolado a agentes externos. Na tecnologia anteriormente referida, o acionamento do gerador elétrico é feito através de elementos de ligação flexíveis (e não diretamente, como é o caso do presente evento) tornando o mecanismo de transmissão mais suscetível a falhas. Na patente US4434374, o sistema patenteado só é devidamente atuado quando carga é aplicada no centro da superfície dado que é o ponto de contacto com a alavanca responsável por converter o movimento linear em rotação, levando assim a uma menor eficiência. Na presente invenção, como já foi referido, a carga é igualmente aproveitada independentemente da posição na superfície em que esta atue. A presente invenção surge no seguimento da patente PT105126 (W02011145057), tendo como principais desenvolvimentos o sistema de transmissão de força da superfície para o gerador elétrico, tendo sido eliminados os componentes mecânicos de deslocamento linear, bem como o método e componentes de transmissão de força da superfície para uma alavanca. Como desenvolvimentos realizados destaca-se assim o método de manter a superfície sempre num plano horizontal, independentemente de onde é aplicada a força, passando este efeito a ser garantido por via das ligações feitas entre a superfície e dois veios rotacionais, através de colunas ligadas entre a superfície e braços fixos aos veios, dispostos de forma equidistante e que provocam um movimento de rotação sempre no mesmo sentido. Com o novo método de transmissão de cargas desenvolvido, consegue-se de forma mais eficiente transmitir a carga exercida sobre a superfície para dois veios 7 que compõem o sistema mecânico, tendo como vantagens o aumento da eficiência da transmissão de energia e a redução de custos do sistema, uma vez que os componentes anteriormente utilizados para manter a superficie linear tinham custos superiores e necessitavam de manutenção com maior periodicidade. Também o método de atuação do veio do gerador elétrico foi alterado e melhorado tecnicamente, passando-se da utilização de uma alavanca com uma componente dentada na extremidade, para duas alavancas de menores dimensões, cada uma com uma extremidade fixa ao veio anteriormente mencionado, e a outra extremidade ligada a uma roda dentada que aciona o veio de um gerador elétrico. Com esta evolução técnica consegue-se uma melhor transmissão de forças para o veio do gerador elétrico, bem como manter o sistema sempre em equilíbrio quer na descida da superfície, que na sua subida. Consegue-se também deste modo acionar o veio tanto só num sentido de rotação (aplicação preferencial) como nos dois sentidos (aproveitando assim a energia fornecida à superfície durante a sua descida, bem como a energia armazenada na mola, durante a subida da superfície). Finalmente, foi também desenvolvido um sistema eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica, que permite monitorizar, gerir e armazenar a energia no interior do próprio módulo de geração, não sendo assim necessário recorrer a sistemas externos para realizar qualquer destes processos. Com este sistema incorporado, a presente invenção torna-se assim mais eficiente e com características diferentes da anterior.In the case of the system mentioned in the patent US7714456B1, the vehicle does not act directly on a surface but rather a mechanical element which, due to its geometric configuration, 6 makes the passage zone somewhat irregular and exposes the system to external agents shortening its time of life. These counterparts do not occur in the present invention which has a surface whose irregularities associated with displacement are imperceptible, the conversion system being isolated to external agents. In the above-mentioned technology, the electric generator is driven by flexible (and not directly, as in the case of the present event) connecting elements, making the transmission mechanism more susceptible to failure. In patent US4434374, the patented system is only properly actuated when loading is applied to the center of the surface since it is the point of contact with the lever responsible for converting the linear movement in rotation, thus leading to a lower efficiency. In the present invention, as already noted, the filler is also utilized regardless of the position on the surface on which it acts. The present invention is in accordance with the patent PT105126 (W02011145057), having as main developments the system of transmission of force of the surface for the electric generator, having eliminated the mechanical components of linear displacement, as well as the method and components of transmission of force from the surface to a lever. As a result of this development, the method of maintaining the surface always in a horizontal plane, regardless of where the force is applied, is ensured by the connections made between the surface and two rotational shafts, through columns connected between the surface and arms fixed to the shafts, disposed equidistantly and that cause a rotation movement always in the same direction. With the new method of load transmission developed, it is more efficiently possible to transmit the load on the surface to two shafts 7 that make up the mechanical system, with the advantages of increasing the efficiency of the transmission of energy and reducing costs of the system, since the components previously used to maintain the linear surface had higher costs and needed maintenance with greater frequency. Also the method of actuating the electric generator shaft has been changed and technically improved from a lever with a toothed end member to two smaller levers each having an end attached to the aforementioned shaft, and the other end connected to a sprocket driving the shaft of an electric generator. With this technical evolution a better transmission of forces to the shaft of the electric generator is achieved, as well as keeping the system always in balance both in the descent of the surface and in its ascent. In this way, the shaft can be driven both in one direction of rotation (preferential application) and in both directions (thus taking advantage of the energy supplied to the surface during its descent, as well as the energy stored in the spring during the rise of the surface) . Finally, an electronic system for controlling, managing and storing electrical energy was also developed, which allows monitoring, managing and storing the energy inside the generation module itself, so it is not necessary to use external systems to carry out any of these processes. With this incorporated system, the present invention thus becomes more efficient and with characteristics different from the previous one.

Descrição geral da invenção A presente invenção diz respeito a um sistema eletromecânico destinado a gerar energia elétrica através da energia mecânica libertada por pessoas e/ou veículos para o pavimento. 0 sistema consiste num bloco composto por uma parte fixa e uma parte móvel. A parte fixa compreende a base inferior, que assenta no solo e sobre a qual se inserem os restantes elementos constituintes do sistema. A parte móvel diz respeito à superficie superior, que passa a fazer parte do pavimento, permitindo a interação entre as pessoas e/ou veiculos e o sistema de conversão. Ao ser aplicada uma carqa sobre a superficie, pela passagem de uma pessoa e/ou veiculo, esta é deslocada da sua posição inicial, sendo o seu movimento essencialmente vertical, com uma infima componente horizontal. A carga é uniformemente distribuida por quatro colunas fixas na base inferior da superficie sendo, cada uma, articuladamente ligada a um braço, que por si se encontra fixo a um veio. Devido a esta interligação, o movimento linear vertical da superficie vai provocar a rotação nos veios que se movem relativamente à base, sendo cada um atuado por um par de colunas/braços. A cada veio encontra-se fixamente acoplada uma alavanca com uma extremidade circular dentada. As extremidades das duas alavancas vão atuar um conjunto de engrenagens ligadas ao veio do rotor do gerador elétrico. 0 sistema alavanca/engrenagens permite a multiplicação das rotações induzidas nos veios pelos braços mecânicos assim como a concentração dos respetivos binários no veio do rotor, de modo a que este último seja dotado de velocidade angular e binário necessários para a geração de eletricidade. 0 sistema de engrenagens e o veio do rotor do gerador elétrico encontram-se acoplados por intermédio de uma embraiagem unidirecional, que permite a transmissão de binário apenas num sentido, de modo a que a rotação do veio do rotor não seja invertida quando a superficie ascende. Caso se pretenda transformar a energia armazenada nas molas em energia elétrica, basta remover esta embraiagem, passando o gerador elétrico a rodar no mesmo sentido das alavancas, ou seja, num sentido durante a descida da superficie e no sentido oposto durante a subida desta. Para 9 prolongar a continuidade do movimento de rotação do rotor, no caso de utilização da embraiagem, pode ser acoplado ao veio do rotor um disco de inércia, o qual possibilita o armazenamento de energia cinética para que esta seja convertida gradualmente, prolongando assim o tempo de rotação do gerador elétrico e, consequentemente, a energia elétrica gerada. 0 gerador elétrico é preferencialmente do tipo síncrono monofásico de magnetos permanentes de corrente alternada, podendo no entanto ser utilizado qualquer outro tipo de gerador elétrico em função da aplicação pretendida. Podem ser acoplados vários blocos em que partilham o mesmo veio do rotor e acionam um ou vários geradores elétricos em comum. 0 gerador elétrico é sempre ligado a um sistema eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica, o qual recebe a energia gerada, faz uma regulação e monitorização da mesma, e através de um módulo de controlo, permite armazenar esta, entregar diretamente a mesma para o consumo (devidamente regulada e estabilizada), ou ainda entregar para o consumo a energia armazenada, somente quando necessário.The present invention relates to an electromechanical system for generating electrical energy through the mechanical energy released by persons and / or vehicles to the pavement. The system consists of a block composed of a fixed part and a movable part. The fixed part comprises the lower base, which rests on the ground and on which are inserted the remaining constituent elements of the system. The moving part refers to the upper surface, which becomes part of the pavement, allowing interaction between people and / or vehicles and the conversion system. When a carcass is applied to the surface by the passage of a person and / or vehicle, it is displaced from its initial position, its movement being essentially vertical, with a small horizontal component. The load is evenly distributed over four fixed columns in the lower base of the surface, each being pivotally connected to an arm, which itself is fixed to a shaft. Due to this interconnection, vertical linear movement of the surface will cause rotation in the shafts moving relative to the base, each being actuated by a pair of columns / arms. A lever with a toothed circular end is fixedly attached to each shaft. The ends of the two levers will engage a set of gears connected to the rotor shaft of the electric generator. The lever / gears system allows the multiplication of the rotations induced in the shafts by the mechanical arms as well as the concentration of the respective binaries in the rotor shaft, so that the rotor is provided with angular velocity and torque required for the generation of electricity. The gear system and the rotor shaft of the electric generator are coupled by means of a one-way clutch, which allows the transmission of torque in one direction only, so that the rotation of the rotor shaft is not reversed when the surface rises . If it is desired to transform the energy stored in the springs into electrical energy, simply remove this clutch, passing the electric generator to rotate in the same direction of the levers, that is, in one direction during the descent of the surface and in the opposite direction during the rise of this one. In order to extend the continuity of the rotational movement of the rotor, in the case of use of the clutch, an inertia disc can be coupled to the rotor shaft, which allows the storage of kinetic energy so that it is gradually converted, thus prolonging the time of rotation of the electric generator and, consequently, the electric energy generated. The electric generator is preferably of the single-phase synchronous type of permanent alternating current magnets, however, any other type of electric generator may be used depending on the intended application. Several blocks can be coupled in which they share the same rotor shaft and drive one or several electric generators in common. The electric generator is always connected to an electronic system for the control, management and storage of electric energy, which receives the generated energy, regulates and monitors it, and through a control module, allows to store it, deliver directly to (properly regulated and stabilized), or to deliver the stored energy to consumption only when necessary.

Descrição das figurasDescription of the figures

Fig. 1: Representação esquemática do sistema de conversão de energia cinética e potencial em energia elétrica.Fig. 1: Schematic representation of the kinetic and potential energy conversion system.

Na qual (1) representa o sistema de conversão de energia cinética e potencial em energia elétrica (em forma de bloco), (2) representa a superfície superior (Pavimento), (3) a base do sistema que assenta no solo, (4) e (6) representam as colunas da ligação da superfície ao veio (8) , ligadas pelos braços (19) e (21), (5) e (7) representam as colunas de ligação da superfície ao veio (9), ligadas pelos braços (20) e (22). A alavanca fixa ao veio (8) é composta pelo corpo (10), ao qual está acoplada a componente dentada (11), que descreve 10 um movimento circular uma vez que acompanha a rotação do veio (8) . A segunda alavanca é composta pelo corpo (12) que se encontra fixo ao veio (9) numa extremidade e ao qual está acoplada a componente dentada (13) na outra extremidade, que descreve o mesmo movimento circular que a primeira alavanca por seguimento do movimento angular do veio (9). (14) representa o gerador elétrico, (15) a mola que restitui a superfície para a sua posição inicial na ausência de carga, (16) representa o sistema eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica, (17) e (18) representam os suportes dos veios (8) e (9) .(1) represents the system of conversion of kinetic energy and potential into electric energy (in block form), (2) represents the top surface (Pavement), (3) the base of the system that lies on the ground, and 6 show the columns of the surface connection to the shaft 8, connected by the arms 19 and 21, 5 and 7, represent the surface connection columns to the shaft 9, connected by the arms 20 and 22. The lever attached to the shaft 8 is composed of the body 10, to which the toothed member 11, which describes a circular movement as it accompanies the rotation of the shaft 8, is coupled. The second lever is comprised of the body 12 which is attached to the shaft 9 at one end and to which the toothed member 13 is attached at the other end, which describes the same circular movement as the first lever by following the movement of the shaft (9). (16) represents the electric generator, (15) the spring which restores the surface to its initial position in the absence of load, (16) represents the electronic power control, management and storage system, (17) and (18) ) represent the supports of the shafts (8) and (9).

Fig. 2: Representação esquemática das ligações mecânicas entre os vários elementos do sistema eletromecânico.Fig. 2: Schematic representation of the mechanical connections between the various elements of the electromechanical system.

Na qual (19) e (21) representam os braços da ligação da superfície ao veio (8), (20) e (22) os braços da ligação da superfície ao veio (9), (23) e (24) os elementos que permitem a ligação articulada entre os braços (19) e (20) e as colunas (4) e (5), respetivamente, sendo os braços (21) e (22) ligados articuladamente às colunas (6) e (7) pelos elementos (25) e (26), respetivamente. As alavancas ao rodarem vão atuar, simultaneamente, a roda dentada (27) que, por sua vez, atua o veio (28) acoplado ao gerador elétrico (14) por intermédio de uma embraiagem unidirecional (29). Os restantes elementos constituintes da configuração apresentada nesta figura foram já referidos na figura 1.In which 19 and 21 represent the arms of the surface connection to the shaft 8, 20 and 22 the arms of the surface connection to the shaft 9, 23 and 24, which allow the articulated connection between the arms 19 and 20 and the columns 4 and 5, respectively, the arms 21 and 22 being hingedly connected to the columns 6 and 7 by elements (25) and (26), respectively. The levers as they rotate will actuate, simultaneously, the sprocket 27, which in turn operates the shaft 28 coupled to the electric generator 14 via a one-way clutch 29. The remaining constituent elements of the configuration shown in this figure were already shown in figure 1.

Fig. 3: Representação esquemática do funcionamento do sistema. Na qual (30) representa a direção e sentido das forças verticais distribuídas pelas colunas (4) e (5) e pelas colunas indicadas nas figuras 1 e 2 por (6) e (7), quando a superfície superior (pavimento) é atuada por uma carga. (31) indica o sentido de rotação do veio (8), do braço (19) e do braço (21) indicado na figura 2, quando a superfície é deslocada 11 verticalmente no sentido descendente, sendo (32) o sentido de rotação do veio (9), do braço (20) e do braço (22) indicado na figura 2, para as mesmas condições de deslocamento da superfície. Quando a carga atua na superfície superior, a alavanca composta pelo corpo (10) e pela componente dentada (11) apresenta o movimento angular (33), correspondente ao mesmo movimento que (31), dado que a alavanca se encontra fixamente acoplada ao veio (8) . Do mesmo modo, (34) representa o movimento angular da alavanca composta pelo corpo (12) e pela componente dentada (13) quando a superfície é atuada por uma carga, sendo este o mesmo sentido de rotação que (32) e (33). (35) representa o sentido de rotação do veio (28) o qual é induzido pela rotação simultânea das alavancas e o qual não é afetado quando estas últimas invertem o seu movimento angular, isto devido à presença da embraiagem unidirecional (29) que apenas é atuada pela roda dentada (27) quando o movimento desta última se dá no sentido (35).Fig. 3: Schematic representation of the system operation. In which 30 represents the direction and direction of the vertical forces distributed by the columns 4 and 5 and by the columns indicated in Figures 1 and 2 by 6 and 7, when the upper surface is paved by a load. (31) indicates the direction of rotation of the shaft (8), the arm (19) and the arm (21) indicated in figure 2, when the surface is moved vertically downwards, wherein the direction of rotation of the shaft (9), the arm (20) and the arm (22) indicated in figure 2, for the same conditions of surface displacement. When the load acts on the upper surface, the lever composed of the body 10 and the toothed member 11 has the angular movement 33, corresponding to the same movement as 31, since the lever is fixedly coupled to the shaft (8). Likewise, 34 represents the angular movement of the lever composed of the body 12 and the toothed member 13 when the surface is actuated by a load, this being the same direction of rotation as 32 and 33, . (35) represents the direction of rotation of the shaft (28) which is induced by the simultaneous rotation of the levers and which is not affected when the latter reverse their angular movement, due to the presence of the unidirectional clutch (29) which is only actuated by the sprocket (27) when the latter moves in the direction (35).

Fig. 4: Representação esquemática de dois blocos ligados entre si.Fig. 4: Schematic representation of two blocks connected together.

Na qual o bloco representado pelo sistema (1) é ligado mecanicamente a um segundo bloco (36) (com os mesmos componentes que o sistema (1), à exceção do gerador elétrico (14)) através de um veio (37) central, que transmite o movimento da roda dentada central do segundo módulo para o veio (28) que está acoplado ao gerador elétrico (14) do sistema (1).In which the block represented by the system 1 is mechanically connected to a second block 36 (with the same components as the system 1, with the exception of the electric generator 14) through a central shaft (37) which transmits the movement of the central gear of the second module to the shaft 28 which is coupled to the electric generator 14 of the system 1.

Fig. 5: Representação esquemática do sistema eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica.Fig. 5: Schematic representation of the electronic control, management and storage system.

Na qual (16) representa o sistema eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica gerada pelo sistema (1), (38) representa uma ficha de entrada de energia elétrica, proveniente do gerador elétrico (14), a qual está ligada 12 diretamente a um módulo de regulação de energia elétrica (39), e a um módulo de monitorização de energia elétrica (40), o qual está ligado a um módulo de controlo e gestão de energia (41). Este módulo de controlo e gestão é o elemento central do sistema (16), estando ligado a um módulo de armazenamento de energia elétrica (42), à ficha de saida de energia elétrica (43) e ainda a uma porta USB (44) de interface com um computador.In which 16 represents the electronic control, management and storage system of electric power generated by the system 1, 38 represents an input of electric power from the electric generator 14, which is connected 12 directly to an electric power regulation module 39, and to an electric power monitoring module 40, which is connected to a power management and control module 41. This control and management module is the central element of the system (16), being connected to an electrical energy storage module (42), the electric power output connector (43) and a USB port interface with a computer.

Descrição detalhada da invenção A presente invenção diz respeito a um sistema (1) eletromecânico para gerar energia elétrica através da energia mecânica libertada por pessoas e/ou veículos para o pavimento, em que a passagem destes pela superfície (2) exerce uma força vertical nesta, que provoca o seu deslocamento, o qual aciona o sistema eletromecânico articuladamente suportado pelos apoios (17) e (18), os quais se encontram fixos à base (3), mencionado na figura 1. A base (3) é fixa ao solo do local de aplicação, sendo a esta fixas todas componentes mecânicas e elétricas que constituem o sistema de conversão de energia. A superfície (2) representa uma parte móvel do sistema, que passa a fazer parte do pavimento onde é implementada, e que permite a interação de pessoas e/ou veículos com o sistema de conversão, sendo a direção do seu movimento composta por uma componente vertical e outra horizontal, em que a primeira é a mais evidente e a responsável pela energia transferida para o sistema. As colunas (4), (5), (6) e (7) acompanham o deslocamento da superfície, sendo estas responsáveis por acionar os braços mecânicos (19), (20), (21) e (22) mencionados na figura 2, os quais são responsáveis por transferir o movimento vertical da superfície e das colunas, em movimento de rotação nos veios 13 (8) e (9) aos quais se encontram fixos, sendo, respetivamente, as colunas (4) e (6) acopladas aos braços (19) e (21) por intermédio dos elementos de ligação (23) e (25), estando os braços (19) e (21) fixos ao veio (8) . As colunas (5) e (7) encontram-se ligadas, respetivamente, pelos elementos de ligação (24) e (26), aos braços (20) e (22), os quais se encontram fixos ao veio (9) . Devido a esta configuração, a carga exercida na superfície é uniformemente distribuída pelas colunas, as quais transmitem a respetiva carga vertical para as extremidades dos braços através dos elementos de ligação enquanto rodam em torno destes. Esta força é aplicada nas extremidades dos braços, que se encontram fixamente acoplados pela extremidade oposta aos respetivos veios, os quais são sustentados nas suas extremidades pelos suportes (17) e (18), e sofrem um binário provocado pela força vertical, que induz um movimento de rotação em torno dos seus eixos longitudinais. As colunas encontram-se sempre alinhadas na vertical durante todo o deslocamento, assim como a superfície se mantém horizontal e perpendicular às colunas, em que a superfície acompanha o movimento descrito pelas extremidades dos braços, sendo esta a origem da componente horizontal subjacente ao deslocamento da mesma. Deste modo, os veios são atuados simultaneamente e, por isso, descrevem o mesmo deslocamento angular e apresentam a mesma velocidade de rotação. Sempre que é aplicado um binário aos veios, este é transmitido para as respetivas alavancas, sendo que ao veio (8) encontra-se fixo o corpo (10) da respetiva alavanca, o qual apresenta inicialmente uma determinada inclinação relativamente ao plano horizontal da base (3) , como ilustrado na figura 3, e ao qual se encontra acoplada uma componente dentada (11) na extremidade oposta ao veio (8), que ao acompanhar o movimento do corpo (10) atua a roda dentada (27) . Analogamente, ao veio (9) encontra-se fixo o corpo (12) da respetiva alavanca, o qual apresenta a mesma inclinação que (10), relativamente ao 14 plano horizontal da base (3), como ilustrado pela figura 3, o qual possui na sua extremidade uma componente dentada (13), a qual acompanha o movimento do corpo e, em conjunto com a componente dentada (11), atua a roda dentada (27), que por sua vez atua o veio (28) do gerador elétrico (14) por intermédio de uma embraiagem unidirecional (29).The present invention relates to an electromechanical system (1) for generating electric energy through the mechanical energy released by persons and / or vehicles to the floor, the passage of which by the surface (2) exerts a vertical force on this floor. , which causes its displacement, which drives the electromechanical system hingedly supported by the supports 17 and 18, which are fixed to the base 3, mentioned in figure 1. The base 3 is fixed to the ground of the place of application, being fixed there all mechanical and electrical components that constitute the system of energy conversion. The surface (2) represents a movable part of the system, which becomes part of the pavement where it is implemented, and which allows the interaction of people and / or vehicles with the conversion system, the direction of its movement being composed of a component vertical and horizontal, where the former is the most obvious and responsible for the energy transferred to the system. The columns 4, 5, 6 and 7 follow the surface displacement, which is responsible for driving the mechanical arms 19, 20, 21 and 22 mentioned in figure 2 , which are responsible for transferring the vertical movement of the surface and of the columns in a rotational movement in the shafts 13 (8) and (9) to which they are attached, respectively, the columns (4) and (6) being coupled to the arms 19 and 21 by means of the connecting elements 23 and 25, the arms 19 and 21 being fixed to the shaft 8. The columns 5 and 7 are respectively connected by the connecting elements 24 and 26 to the arms 20 and 22, which are fixed to the shaft 9. Due to this configuration, the load exerted on the surface is evenly distributed over the columns, which transmit their respective vertical load to the ends of the arms through the connecting members while rotating about them. This force is applied at the ends of the arms, which are fixedly engaged by the end opposite the respective shafts, which are supported at their ends by the supports (17) and (18), and suffer a torque caused by the vertical force, which induces a rotation about its longitudinal axes. The columns are always vertically aligned throughout the displacement, just as the surface remains horizontal and perpendicular to the columns, where the surface follows the movement described by the ends of the arms, which is the origin of the horizontal component underlying the displacement of the it. In this way, the shafts are actuated simultaneously and, therefore, they describe the same angular displacement and present the same speed of rotation. Whenever a torque is applied to the shafts, it is transmitted to the respective levers, the body (10) of the respective lever being fixed to the shaft (8), which initially has a certain inclination relative to the horizontal plane of the base As shown in Figure 3, and to which is toothed a toothed member 11 at the end opposite the shaft 8, which accompanies the movement of the body 10 acts on the gear wheel 27. Likewise, the body (12) of its lever is fixed to the shaft (9), which has the same inclination as (10), relative to the horizontal plane of the base (3), as shown in figure 3, which has at its end a toothed member (13), which accompanies the movement of the body and, together with the toothed member (11), the toothed wheel (27) acts, which in turn actuates the shaft (28) of the generator (14) by means of a one-way clutch (29).

Quando uma carga é exercida na superficie, esta é distribuida pelas colunas, nas quais passa a atuar uma força vertical (30) como ilustrado na figura 3, em que as colunas (4) e (6) vão induzir um binário no veio (8) por atuação dos braços (19) e (21), em que o veio irá rodar segundo o sentido (31), que obriga o braço (10) e a componente dentada (11) a descreverem o movimento com o sentido (33), o qual é o mesmo que (31). Simultaneamente, as forças que atuam nas colunas (5) e (7), de sentido (30) e intensidade igual às que atuam nas colunas (4) e (6), vão provocar um binário no veio (9), o qual vai rodar segundo o sentido (32), que por consequência vai movimentar o corpo (12) e a componente dentada (13), que irão descrever um movimento de sentido (34), que tem o mesmo movimento de rotação que (32). As componentes dentadas (11) e (13) ao rodarem, respetivamente, segundo os sentidos (33) e (34) vão aplicar um binário na roda dentada (27), segundo o sentido (35), o qual é transmitido para o veio (28) do gerador elétrico (14) por intermédio da embraiagem unidirecional (29), sendo este binário responsável por fazer rodar o veio (28), o qual atua o rotor do gerador elétrico (14), permitindo gerar energia elétrica. Quando a carga abandona a superficie, esta é restituida para a sua posição inicial por ação de uma força induzida pela mola (15) , a qual é distribuida pelas colunas e apresenta um sentido contrário ao indicado por (30). Os veios (8) e (9) irão descrever, respetivamente, um movimento contrário aos indicados por (31) e (32), assim como os corpos (10) e (12) e as componentes dentadas (11) e (13) irão rodar 15 em sentido contrário a (33) e (34), que por sua vez irão induzir na roda dentada um movimento contrário a (35) , o qual não afetará a rotação do veio devido a embraiagem unidirecional (29), a qual só transmite binário no sentido de (35) , o que permite que o veio continue a rodar e a gerar energia elétrica. As componentes dentadas das duas alavancas, que se situam em hemisférios opostos relativamente ao plano formado pelos eixos de rotação dos veios (8), (9) e (28), atuam a roda dentada em dois lados opostos promovendo uma melhor transmissão de binário, em que por apresentarem inicialmente a mesma inclinação, quando uma ascende, a outra desce e auxilia o seu retorno. As componentes dentadas apresentam extremidades circulares, as quais estão em contacto com a roda dentada (27), e apresentam um raio primitivo muito superior ao desta, o que permite uma elevada relação de transmissão, a qual promove o veio do gerador elétrico de velocidade suficiente para gerar energia elétrica. Para prolongar a rotação do veio do gerador elétrico (14), a este é acoplada uma roda de inércia, sendo possivel implementar estágios intermédios de engrenagens entre a roda dentada e a embraiagem para multiplicar ainda mais a velocidade do veio do gerador elétrico (14) . 0 gerador elétrico (14) pode ser de corrente continua ou corrente alternada, preferencialmente de magnetos permanentes para que não seja necessário alimentar o campo de excitação por uma fonte elétrica externa. 0 gerador elétrico (14) é ligado a um sistema (16) eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica, o qual recebe a energia gerada e a direciona diretamente para um módulo de regulação (39), passando assim o sinal para corrente continua, de modo a poder ser mais facilmente monitorizado e trabalhado. Após a regulação (ou quando o gerador elétrico já é DC) , a energia passa para um módulo de monitorização (40), onde são realizadas medições por via de uma instrumentação 16 adequada, de modo a ter o registo dos valores de energia gerada a cada instante e poder ter acesso a esta informação. Tanto os dados monitorizados como a própria energia são depois encaminhados para o módulo de gestão e controlo da energia (41) , o qual é composto por um microcontrolador e eletrónica de potência adequados, sendo neste módulo feita a gestão da energia em função das condições pretendidas pelo utilizador: a energia poderá ser toda armazenada, sendo neste caso encaminhada para o módulo de armazenamento (42), o qual poderá ter no seu interior diferentes tecnologias para armazenar energia elétrica, como baterias Li, Ni-MG, supercondensadores, ou nalguns casos combinações de diferentes tecnologias; poderá ser enviada diretamente para a saida (43), sendo neste caso a energia entregue devidamente regulada e com o sinal estabilizado; poderá ainda enviar a energia armazenada no módulo de armazenamento diretamente para a saida (43), quando necessário, independentemente de haver ou não entrada de energia em (38). Todo este controlo é realizado por um microcontrolador, o qual é programado através de uma ligação USB (44), e que permite também exportar os dados de monitorização da energia para um computador externo, através da porta de comunicações.When a load is exerted on the surface, it is distributed over the columns, in which a vertical force 30 acts as shown in figure 3, in which the columns 4 and 6 will induce a torque in the shaft 8 by the actuation of the arms 19 and 21, in which the shaft will rotate in the direction 31, which forces the arm 10 and the toothed member 11 to describe the movement with the direction 33, , which is the same as (31). Simultaneously, the forces acting on the columns 5 and 7, of direction 30 and intensity equal to those acting on the columns 4 and 6, will cause a torque on the shaft 9 which will rotates in the direction 32, which consequently moves the body 12 and the toothed member 13, which will describe a movement 34, which has the same rotational movement as 32. The toothed components 11 and 13 as they rotate respectively in the directions 33 and 34 will apply a torque to the gear 27 in the direction 35 which is transmitted to the shaft (28) of the electric generator (14) via the one-way clutch (29), which torque is responsible for rotating the shaft (28), which acts on the rotor of the electric generator (14), allowing the generation of electric energy. When the load leaves the surface, it is returned to its initial position by a force induced by the spring 15, which is distributed by the columns and has a direction opposite to that indicated by (30). The shafts 8 and 9 will respectively describe a movement contrary to those indicated by 31 and 32, as well as the bodies 10 and 12 and the toothed components 11 and 13, will rotate 15 in the opposite direction to 33 and 34, which in turn will induce in the sprocket a movement counter to 35, which will not affect the rotation of the shaft due to a one-way clutch 29, which only transmits torque in the direction of (35), which allows the shaft to continue to rotate and generate electric power. The toothed components of the two levers, which are situated on opposite hemispheres relative to the plane formed by the axes of rotation of the shafts 8, 9 and 28, actuate the gear wheel on two opposite sides promoting a better torque transmission, in that, because they initially present the same inclination, when one ascends, the other descends and assists in their return. The toothed components have circular ends, which are in contact with the toothed wheel (27), and have a much greater primitive radius than this, which allows a high ratio of transmission, which promotes the shaft of the electric generator of sufficient speed to generate electricity. To prolong the rotation of the shaft of the electric generator 14, an inertia wheel is coupled thereto, it being possible to implement intermediate stages of gears between the gear and the clutch to further multiply the speed of the shaft of the electric generator 14, . The electric generator 14 may be direct current or alternating current, preferably permanent magnets so that it is not necessary to power the excitation field by an external electric source. The electric generator (14) is connected to an electronic power control, management and storage system (16), which receives the generated energy and directs it directly to a regulating module (39), thereby passing the current signal in order to be more easily monitored and worked on. After the regulation (or when the electric generator is already DC), the energy is passed to a monitoring module (40), where measurements are made by means of a suitable instrumentation 16, so as to record the energy values generated at be able to access this information. Both the monitored data and the energy itself are then forwarded to the power management and control module (41), which is composed of a suitable microcontroller and power electronics, in which power management is performed according to the desired conditions by the user: the energy can then be stored, in which case it is directed to the storage module (42), which may have in its interior different technologies for storing electrical energy, such as Li batteries, Ni-MG, supercapacitors, or in some cases combinations of different technologies; can be sent directly to the output (43), in which case the energy delivered is properly regulated and with the signal stabilized; it may also send the energy stored in the storage module directly to the output 43, when necessary, regardless of whether there is power input at (38). All of this control is carried out by a microcontroller, which is programmed via a USB connection 44, and also allows to export the energy monitoring data to an external computer through the communications port.

Exemplos de aplicação A partir das figuras 1, 2 e 3 pode observa-se a implementação preferível do sistema (1), em que é utilizado apenas um sistema mecânico composto pelas componentes (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12), (13), (15), (19), (20), (21), (22), (23), (24), (25), (26), (27), (28) e (29), um sistema elétrico composto pelo gerador elétrico (14), e um sistema eletrónico (16) de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica. Nesta configuração, sempre que uma pessoa ou 17 veículo passar sobre a superfície (2), a qual é fixa às colunas (4), (5), (6) e (7) e se encontra inicialmente nivelada com o pavimento, a superfície irá apresentar um movimento ligeiramente diagonal, sendo a componente vertical deste a mais evidente, segundo a qual é exercida uma força de sentido (30) e de igual intensidade em cada uma das quatro colunas mencionadas, em que estas acompanham o movimento da superfície, mantendo-se sempre alinhadas na vertical. A força exercida nas colunas (4) e (6) é transmitida, respetivamente, para os braços (19) e (21) através dos elementos de ligação (23) e (25), que em conjunto induzem um binário no veio (8), induzindo um movimento rotacional no sentido (31).1, 2 and 3 shows the preferred implementation of the system 1, in which only a mechanical system composed of the components 2, 3, 4, 5 is used. (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12), (13), (15), (19), (20), (21), A power system composed of the electric generator 14, and an electronic system 16, which is connected to the electric generator 14, control, management and storage of electricity. In this configuration, whenever a person or vehicle passes over the surface (2), which is attached to the columns (4), (5), (6) and (7) and is initially flush with the floor, the surface will have a slightly diagonal movement, the vertical component being the most obvious, according to which a force of direction (30) and of equal intensity is exerted on each of the four mentioned columns, in which these follow the movement of the surface, keeping always vertically aligned. The force exerted on the columns 4 and 6 is transmitted respectively to the arms 19 and 21 through the connecting elements 23 and 25, which together induce a torque in the shaft 8 ), causing a rotational movement in the direction (31).

Simultaneamente, as forças exercidas nas colunas (5) e (7) são, respetivamente, transmitidas para os braços (20) e (22) através dos elementos de ligação (24) e (26) , as quais provocam um binário no veio (9), ao qual é incutido rotação segundo o sentido (32), sendo este igual ao sentido de rotação (31) . A rotação do veio (8) é propagada para o corpo (10) da respetiva alavanca, ao qual está acoplada a componente dentada (11), que atua a roda dentada (27) conjuntamente com a componente dentada (13) , estando esta última acoplada na extremidade do corpo (12) , que é atuado na extremidade oposta pelo veio (9), ao qual se encontra fixo. A componente dentada (11) descreve um movimento rotacional de sentido (33) e a componente dentada (13) o movimento de sentido (34), em que ambos os movimentos decorrem em simultâneo, provocando a rotação da roda dentada (27), através do binário induzido pelos respetivos veios (8) e (9). A roda dentada (27), ao ser atuada, vai transmitir o binário para o veio (28) do gerador elétrico (14) através da embraiagem unidirecional (29), dotando este veio de uma determinada rotação segundo o sentido (35) , que permite a geração de energia elétrica no gerador elétrico (14). Devido à embraiagem unidirecional (29), o veio (28) permanece em rotação mesmo que um binário contrário seja 18 aplicado à roda dentada (27), o qual surge quando a superfície e restante sistema mecânico regressam à sua posição inicial, os quais, nesta situação, descrevem movimentos contrários aos indicados por (30), (31), (32), (33), (34) e (no caso da roda dentada) (35). O retorno do sistema para a sua posição inicial dá-se por ação da mola (15), a qual é comprimida durante a atuação de uma carga na superfície, e a qual eleva a superfície quando deixa de ser exercida qualquer força nesta por uma pessoa ou veículo. A energia elétrica gerada é proporcional à velocidade de rotação do veio (28), a qual é condicionada pela velocidade de descida da superfície. A partir da figura 4 observa-se uma configuração de dois blocos, em que apenas um possui gerador elétrico. O bloco com o sistema (1), que possui o gerador elétrico (14), encontra-se acoplado ao segundo bloco (36) através de um veio mecânico (37), que se encontra fixo ao veio (28) do sistema (1). Relativamente à configuração do bloco relativo ao sistema (1), o bloco (36) só não incorpora o gerador elétrico (14), possuindo exatamente a mesma configuração do sistema mecânico, o qual vai atuar, por intermédio de (37), o veio (28) do gerador elétrico (14) do bloco (1). Com este tipo de configuração consegue-se concentrar a energia libertada para cada bloco em apenas um gerador elétrico, maximizando o tempo de rotação do respetivo veio, o que promove uma geração de energia elétrica mais uniforme, e evita a implementação de componentes elétricos e eletrónicos adicionais. Assim, quando uma carga é exercida no bloco (36), este induz um movimento de rotação no veio (28) do bloco (1) através do veio de ligação (37), a qual será responsável pela geração de energia elétrica através do gerador elétrico (14) . Quando o bloco (1) é atuado por uma carga externa, a energia é diretamente transferida para veio (28) pelo respetivo sistema mecânico, sendo o referido veio munido de um movimento rotacional, o qual 19 provoca a geração de energia elétrica através gerador elétrico (14) . A partir da figura 5 observa-se o sistema eletrónico de controlo, gestão e armazenamento de energia elétrica (16) . Este sistema tem uma ficha de entrada de energia elétrica (38), à qual está ligado o gerador elétrico (14) que fornece energia sempre que o sistema é atuado. Esta ficha está ligada a dois módulos independentes - o módulo de regulação de energia elétrica (39), e o módulo de monitorização de energia elétrica (40) . O módulo de regulação de energia elétrica (39) é responsável pela conversão de corrente alternada (AC) para corrente continua (DC), sendo depois esta direcionada para o módulo de monitorização (40). Neste, é determinado (medido) o valor da energia elétrica gerada (AC) e convertida em corrente continua (DC), sendo depois tanto a energia como os dados das medições enviados para o módulo de controlo e gestão de energia (41). O módulo de controlo e gestão tem uma ligação a uma porta USB (44) de interface com um computador, o que lhe permite desde logo exportar os dados de energia gerada para um computador e assim toda a energia gerada ser monitorizada externamente. Adicionalmente, esta porta permite também a ligação ao controlador embutido neste módulo, e assim definir qual a utilização da energia elétrica, gerida pelo controlador.At the same time, the forces exerted on the columns 5 and 7 are respectively transmitted to the arms 20 and 22 through the connecting elements 24 and 26, which cause a torque in the shaft ( 9), which is rotated in the direction (32), which is equal to the direction of rotation (31). The rotation of the shaft 8 is propagated to the body 10 of its lever, to which is coupled the toothed member 11, which actuates the gear wheel 27 together with the toothed member 13, coupled at the end of the body (12), which is actuated at the opposite end by the shaft (9), to which it is fixed. The toothed member 11 describes a rotational sense movement 33 and the toothed member 13 the direction of movement 34, in which both movements occur simultaneously, causing rotation of the gear 27, through of the torque induced by the respective shafts (8) and (9). The sprocket 27, when actuated, will transmit the torque to the shaft 28 of the electric generator 14 through the one-way clutch 29, this shaft providing a certain rotation in the direction 35, which allows the generation of electric energy in the electric generator (14). Due to the unidirectional clutch 29, the shaft 28 remains in rotation even if a counter torque is applied to the gear 27, which arises when the surface and the remaining mechanical system return to their initial position, in this situation, they describe movements contrary to those indicated by 30, 31, 32, 33, 34 and (in the case of the sprocket) 35. The return of the system to its initial position occurs by the action of the spring 15, which is compressed during the action of a load on the surface, and which raises the surface when no force is exerted on it by a person or vehicle. The electric energy generated is proportional to the speed of rotation of the shaft 28, which is conditioned by the rate of descent of the surface. Figure 4 shows a configuration of two blocks, in which only one has an electric generator. The block with the system 1, which has the electric generator 14, is coupled to the second block 36 via a mechanical shaft 37, which is fixed to the shaft 28 of the system 1 ). With respect to the configuration of the block relative to the system 1, the block 36 does not only incorporate the electric generator 14, having exactly the same configuration as the mechanical system, which will actuate, by means of (37), the shaft (28) of the electric generator (14) of the block (1). With this type of configuration it is possible to concentrate the energy released for each block in only one electric generator, maximizing the rotation time of the respective shaft, which promotes a more uniform electric energy generation, and avoids the implementation of electrical and electronic components additional. Thus, when a load is exerted on the block 36, it induces a rotational movement in the shaft 28 of the block 1 through the connecting shaft 37, which will be responsible for the generation of electric energy through the generator (14). When the block (1) is actuated by an external load, the energy is directly transferred to the shaft (28) by the respective mechanical system, said shaft being provided with a rotational movement, which causes the generation of electric energy through an electric generator (14). Figure 5 shows the electronic control, management and storage of electricity (16). This system has an electric power input jack (38), to which the electric generator (14) is connected which provides power whenever the system is actuated. This plug is connected to two independent modules - the electric power regulation module (39), and the electric power monitoring module (40). The electric power regulation module 39 is responsible for the conversion of AC to DC, and is then directed to the monitoring module 40. In this, the value of the generated electric energy (AC) and converted to direct current (DC) is determined, being then both the energy and the data of the measurements sent to the control and power management module (41). The control and management module has a connection to a USB interface port (44) for interfacing with a computer, which allows it to immediately export the generated energy data to a computer and thus all the generated energy is externally monitored. In addition, this port also allows connection to the controller built into this module, and thus to define the use of the electric power, managed by the controller.

As opções de utilização da energia gerada são: direcionar a mesma para o módulo de armazenamento de energia elétrica (42) e assim guardar a mesma; direcionar a energia gerada diretamente para a ficha de sarda (43), e assim utilizar diretamente a energia; direcionar a energia disponível no módulo de armazenamento (42) para a saída (43), independentemente de haver ou não geração de energia elétrica. 20The options for using the generated energy are: direct it to the electrical energy storage module (42) and thus store it; direct the energy generated directly to the mackerel plug (43), and thus directly use the energy; to direct the available energy in the storage module (42) to the output (43), regardless of whether or not there is electric power generation. 20

Todo este controlo pode ser alterado em função da programação do controlador do módulo de controlo e gestão de energia (41).All of this control can be changed depending on the programming of the controller of the power management and control module (41).

Covilhã, 1 de Junho de 2012 21Covilhã, June 1, 2012 21

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema (1) eletromecânico de geração e armazenamento de energia elétrica a partir do movimento de uma superfície (2) caracterizado por possuir duas superfícies, mantendo a superfície móvel (2) uma posição horizontal sempre que acionada por qualquer tipo de carga variável, ação esta possibilitada pela ligação das colunas (4) e (6) ao veio (8) por meio dos braços (19) e (21), e das colunas (5) e (7) ao veio (9) por meio dos braços (20) e (22), acionando um gerador elétrico (14), o qual gera energia elétrica que é monitorizada, controlada e armazenada por um sistema eletrónico (16). 2. Sistema (1) eletromecânico de geração e armazenamento de energia elétrica a partir do movimento de uma superfície (2), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por manter a posição horizontal da superfície (2) quando uma carga é aplicada sobre esta, provocando um movimento linear uniforme em toda a superfície (2), por via das ligações entre a superfície (2) e os veios (8) e (9), recorrendo a colunas de ligação - colunas (4) e (6) ligadas ao veio (8) pelos componentes (19) e (21), e as colunas (5) e (7) ligadas ao veio (9) por via dos componentes (20) e (22) - as quais transmitem a carga em pontos equidistantes e de forma uniforme sobre os veios (8) e (9). 3. Sistema (1) eletromecânico de geração e armazenamento de energia elétrica a partir do movimento de uma superfície (2), de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por converter o movimento linear da superfície (2) num movimento rotacional de dois veios, (8) e (9), através do acionamento de braços mecânicos (19), (20), (21) e (22) por parte de colunas (4), (5), (6) e (7), respetivamente, ligadas na base da 1An electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) characterized by having two surfaces, the movable surface (2) maintaining a horizontal position whenever driven by any type of variable charge , this action is enabled by connecting the columns 4 and 6 to the shaft 8 by means of the arms 19 and 21, and of the columns 5 and 7 to the shaft 9 by means of arms 20 and 22 by driving an electric generator 14 which generates electrical energy which is monitored, controlled and stored by an electronic system 16. Electromechanical system (1) for generating and storing electric energy from the movement of a surface (2) according to claim 1, characterized in that the horizontal position of the surface (2) is maintained when a load is applied thereto , causing uniform linear movement across the entire surface (2) via the connections between the surface (2) and the shafts (8) and (9), using connecting columns - columns (4) and (6) connected to the shaft 8 by the components 19 and 21, and the columns 5 and 7 connected to the shaft 9 via the components 20 and 22 - which convey the load in points equidistant and uniformly on the shafts (8) and (9). Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1 and 2, characterized by converting the linear movement of the surface (2) in a rotational movement of two shafts 8 and 9 by the actuation of mechanical arms 19, 20, 21 and 22 by columns 4, 5, 6 and 7, , respectively, attached at the base of the 1

Claims

An electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) characterized by having two surfaces, the movable surface (2) being driven by any type of variable charge, whenever pressed, by means of mechanical connections, which in turn drive a system of toothed components 11 and 13, which are connected to the shaft of an electric generator 14, which generates electrical energy which is monitored, controlled and stored by an electronic system (16) developed for this purpose.

Electromechanical system (1) for generating and storing electric energy from the movement of a surface (2) according to claim 1, characterized in that the horizontal position of the surface (2) is maintained when a load is applied thereto , causing uniform linear movement across the entire surface (2) via the connections between the surface (2) and the shafts (8) and (9), using connecting columns - columns (4) and (6) connected to the shaft 8 by the components 19 and 21, and the columns 5 and 7 connected to the shaft 9 via the components 20 and 22 - which convey the load in points equidistant and uniformly on the shafts (8) and (9).

Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1 and 2, characterized by converting the linear movement of the surface (2) in a rotational movement of two shafts 8 and 9 by the actuation of mechanical arms 19, 20, 21 and 22 by columns 4, 5, 6 and 7, , respectively, connected at the base of the surface (2), and which transmit all the load exerted on the surface to said arms.

Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1, 2 and 3, characterized in that it transmits and increases the rotational movement of the shafts (8) and (9) for the shaft (28) connected to the electric generator (14) via two levers connected to the shafts (8) and (9), one of which is constituted by a body (10) and a toothed member (12) and a toothed member (13) at the end opposite to that which is fixed to the shaft (9).

Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claim 1 and 3, characterized in that it comprises a connection between two toothed wheels (11) and (13) to a shaft (28) which is coupled to an electric generator (14) through a central toothed wheel (27), and a one-way clutch (29).

Electromechanical system (1) for the generation and storage of electric energy, driven from the movement of a surface (2), according to claim 1, characterized in that it has a connection between two modules through a shaft (37), which transmits the movement generated by the entire mechanical system of a generatorless block to the shaft 28 of an electric generator module 14.

Electromechanical system (1) for the generation and storage of electric energy from the movement of a surface (2), according to claim 1, characterized in that it has two shafts (8) and (9) of varying length depending on of the length of the implementation block on the floor.

An electromechanical system (1) for the generation and storage of electric energy from the movement of a surface (2) according to claim 1, characterized in that it has a surface (2) and transmits all the charge exerted on the surface surface for said arms. Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1, 2 and 3, characterized in that it transmits and increases the rotational movement of the shafts (8) and (9) for the shaft (28) connected to the electromagnetic generator (14) via two levers connected to the shafts (8) and (9), one of which is constituted by a body (10) and a toothed component (12) and a toothed member (13) at the end opposite to that which is fixed to the shaft (9). Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claim 1 and 3, characterized in that it comprises a connection between two toothed wheels (11) and (13) to a shaft (28) which is coupled to an electromagnetic generator (14) through a central toothed wheel (27), and a one-way clutch (29). Electromechanical system (1) for the generation and storage of electric energy, driven from the movement of a surface (2), according to claim 1, characterized in that it has a connection between two modules through a shaft (37), which transmits the motion generated by the entire mechanical system of a generatorless block to the shaft 28 of a module with an electromagnetic generator 14.

An electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1 and 7, characterized in that it has a number of connections between the surface (2) and the shafts (8) and (9) depending on the length of the shafts (8) and (9), this number being the same or different on both shafts.

Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claim 1, characterized in that it has an electronic system (16) for controlling, monitoring and managing the generated energy , connected to the electric generator (14), which is constituted by a rectifier, instrumentation, microcontroller, and power electronics for modeling, analysis and signal smoothing of the generated energy.

Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1 and 9, characterized in that it has a storage element (42) of the generated electric energy, the energy transferred to it via the electronic controller (41) and respective power electronics. (8) and (9) of variable length, depending on the length of the implementation block on the pavement. An electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1 and 7, characterized in that it has a number of connections between the surface (2) and the shafts (8) and (9) depending on the length of the shafts (8) and (9), this number being the same or different on both shafts. Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claim 1, characterized in that it has an electronic system (16) for controlling, monitoring and managing the generated energy , connected to the electromagnetic generator (14), which is constituted by a rectifier, instrumentation, microcontroller, and power electronics for modeling, analyzing and smoothing the generated energy signal. Electromechanical system (1) for generating and storing electrical energy from the movement of a surface (2) according to claims 1 and 9, characterized in that it has a storage element (42) of the generated electric energy, the energy transferred to it via the electronic controller (41) and respective power electronics. Covilhã, January 31, 2012 3