SE524369C2

SE524369C2 - Method for increasing efficiency when using an engine and system unit

Info

Publication number: SE524369C2
Application number: SE0202396A
Authority: SE
Inventors: Magnus Glavmo; Carl Tyren
Original assignee: Mecel Ab
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-07-27
Also published as: SE0202396D0; WO2004015790A1; SE0202396L; AU2003251268A1; JP2005536173A; EP1532695A1

Abstract

The present invention relates to a method for increasing the efficiency when using a combustion engine (7), which generates vibrations during operation, a portion of said vibrations being converted into electrical energy in a mechanoelectrical transformer (3).

Description

25 30 524 369 - « - | .o PI676-101 2 förbränningsmotor gäller att enbart ca 30-40 av energiinnehållet i bränslet kan omvandlas till direkt nyttoenergi, enligt dagens teknologi. Ca 15 % av den icke nyttogjorda energin utgörs av vibrationsenergi, dvs. ca 50 % av den energi som direkt kan nyttogöras i ett fordon. Det inses därför att det vore av mycket stort värde, inte minst av miljöskäl, om en del av nämnda vibrationsenergi kunde nyttogöras. 25 30 524 369 - «- | .o PI676-101 2 internal combustion engine applies that only about 30-40 of the energy content of the fuel can be converted to direct useful energy, according to current technology. About 15% of the unused energy consists of vibrational energy, ie. about 50% of the energy that can be used directly in a vehicle. It is therefore understood that it would be of very great value, not least for environmental reasons, if some of the said vibrational energy could be utilized.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att eliminera eller åtminstone minimera något eller några av ovan nämnda problem, vilket åstadkommes genom en metod för att öka verkningsgraden vid nyttjande av en förbränningsmotor, vilken vid drift genererar vibrationer, varvid en del av nämnda vibrationer omvandlas till elenergi i en mekanoelektrisk omvandlare.DISCLOSURE OF THE INVENTION It is an object of the present invention to eliminate or at least minimize some or all of the above-mentioned problems, which are achieved by a method for increasing the efficiency of using an internal combustion engine, which in operation generates vibrations, some of said vibrations converted to electrical energy in a mechanoelectric converter.

Tack vare uppfinningen kan alltså tidigare bortslösad och ofta rent av skadlig vibrationsenergi nytto göras. Framförallt fördelaktigt är detta i samband med farkoster/fordon där den nyttogjorda energin på ett fördelaktigt vis direkt kan återanvändas i det egna systemet.Thanks to the invention, previously wasted and often purely harmful vibrational energy can be utilized. This is especially advantageous in connection with vehicles / vehicles where the utilized energy can be used directly in a beneficial way directly in the own system.

Enligt ytterligare aspekter för uppfinningen gäller: - att nämnda magnetiska törspänning åstadkommes, åtminstone delvis, medelst permanentmagneter, - att nämnda magnetiska törspänning i nämnda kropp är mellan 0,()5-l,5 Tesla, företrädesvis mellan 0,1-l,0 Tesla, mer föredraget ca 0,5 Tesla, - att nämnda kropp arbetar cykliskt under inverkan av nämnda vibrationer och att kroppen därvid utsätts för en mekanisk spänningscykel inom intervallet _+_70 MPa, som företrädesvis i huvudsak utgörs av tryckpåkänningar, varvid mer föredraget nämnda spänningscykel i huvudsak ligger inom intervallet O-100 MPa. - att nämnda elenergi åtminstone delvis återförs till ett system där nämnda motor ingår, - att nämnda vibrationer ligger inom ett område av 5-50000 Hz, företrädesvis över 10 Hz, och mer föredraget över 50 Hz, - att nämnda mekaniska förspänning åstadkommes medelst en höljesenhet inuti vilken nämnda kropp förspännes, 10 15 20 25 30 (fl PO -ß CN CN \D P1676-101 3 - att nämnda höljesenhet har en ellipso id form och att nämnda kropp är anordnad så att dess längdaxel sammanfaller med höljesenhetens längdaxel, Uppﬁnningen avser även en systemenhet innefattande åtminstone en vibrationsgenererande enhet k ä n n e t e c k n a d av att en mekanoelektrisk omvandlare ﬁrms anordnad i nämnda systemenhet för att mottaga åtminstone en del av de vibrationer som alstras av nämnda vibrationsgenererande enhet och att nämnda mekanoelektriska omvandlare har en spole med åtminstone ett uttag som direkt eller indirekt är anslutet till åtminstone en elﬁårbrukande, el-lagrande eller el-omvandlande enhet.According to further aspects of the invention: - that said magnetic dry voltage is provided, at least in part, by means of permanent magnets, - that said magnetic drying voltage in said body is between 0, () 5 -1.5 Tesla, preferably between 0.1-1.0. Tesla, more preferably about 0.5 Tesla, - that said body operates cyclically under the influence of said vibrations and that the body is thereby exposed to a mechanical stress cycle in the range _ + _ 70 MPa, which preferably consists mainly of compressive stresses, more preferably said stress cycle mainly in the range of O-100 MPa. - that said electrical energy is at least partially returned to a system where said motor is included, - that said vibrations are in a range of 5-50000 Hz, preferably above 10 Hz, and more preferably above 50 Hz, - that said mechanical bias is provided by means of a housing unit within which said body is biased, that said housing unit has an ellipsoid shape and that said body is arranged so that its longitudinal axis coincides with the longitudinal axis of the housing unit, the invention relates to also a system unit comprising at least one vibration generating unit characterized in that a mechanoelectric transducer is arranged in said system unit for receiving at least a part of the vibrations generated by said vibration generating unit and that said mechanoelectric transducer has a coil with at least one or indirectly connected to at least one electricity-using, electricity-storing or electricity-converting unit.

Enligt ytterligare aspekter för nämnda systemenhet gäller: - att nämnda mekanoelektriska omvandlare innefattar en kropp vars magnetoelastiska kopplingsfaktor, kgg, är mellan 0,1-1,0, företrädesvis större än 0,4 och mer föredraget större än 0,6, - att curietemperaturen för nämnda kropp är mellan l50-1000°C, företrädesvis åtminstone 200°C och mer föredraget åtminstone 25 0°C, - att nämnda kropp är formad som en stav kring vilken nämnda spole fmns anordnad och att åtminstone två perrnanentmagneter finns anordnade vid nämnda kropp, varvid nämnda magneter företrädesvis är anordnade i form av stavar som utsträcker sig väsentligen parallellt med kroppens längdaxel, - att nämnda permanentmagnet utvecklar mellan 10-100 kA/m, företrädesvis 30-70 kA/m, mer föredraget ca 50 kA/rn, - att nämnda kropp är anordnad med en förspänning i form av tryckkraít, - att systemet utgör en farkost, - att nämnda vibrationsgenererande enhet utgörs av en förbränningsmotor, - att nämnda kropp finns placerad i en anordning som åtminstone delvis även fyller funktionen som motorkudde, - att nämnda stav är anordnad inuti en höljesenhet, - att nämnda höljesenhet har större utsträckning i åtminstone en led i ett längdplan som är vinkelrätt anordnat i förhållande till en tvärriktning, och att nämnda stav är anordnad parallellt med nämna längdplan, - att nämnda förspänning anordnas i axiell led mot nämnda kropp, - att nämnda förspänning är anbringad i radiell led mot närrmda kropp, lO 15 20 25 30 524 369 mo. ,, P1676-l0l 4 - att nämnda förspänning är anbringad i både axiell och radiell led mot nämnda kropp. - att nämnda radiella förspärining anordnas medelst ett elastiskt organ som ansätts runt kroppen, - att nämnda elastiska organ omfattar någon form av tråd/fiber som huvudsakligen utstrâcker sig i omkretsled kring kroppen, - att nämnda elastiska organ utgör en slags hylsa som medelst krympning och/eller förband ansätts mot kroppen, - att nämnda radiella förspänning anordnas medelst en ﬂuid, företrädesvis hydrauliskt.According to further aspects of said system unit: - that said mechanoelectric transducer comprises a body whose magnetoelastic coupling factor, kgg, is between 0.1-1.0, preferably greater than 0.4 and more preferably greater than 0.6, - that the curie temperature for said body is between 150-1000 ° C, preferably at least 200 ° C and more preferably at least 25 ° C, - said body is formed as a rod around which said coil is arranged and that at least two permanent magnets are arranged at said body , said magnets being preferably arranged in the form of rods extending substantially parallel to the longitudinal axis of the body, - that said permanent magnet develops between 10-100 kA / m, preferably 30-70 kA / m, more preferably about 50 kA / mn, - that said body is provided with a bias in the form of a pressure valve, - that the system constitutes a vessel, - that said vibration-generating unit consists of an internal combustion engine, - that said body is placed in an anus that at least partially also fulfills the function as an engine cushion, - that said rod is arranged inside a casing unit, - that said casing unit has a greater extent in at least one joint in a longitudinal plane which is arranged perpendicularly in relation to a transverse direction, and that said rod is arranged parallel to said longitudinal plane, - that said bias is arranged in axial direction against said body, - that said bias is applied in radial direction to said body, 10 15 25 25 524 369 mo. P1676-104 - that said bias is applied in both axial and radial directions to said body. - that said radial bias is arranged by means of an elastic member which is applied around the body, - that said elastic member comprises some form of wire / fiber which extends substantially circumferentially around the body, - that said elastic member forms a kind of sleeve which by means of shrinkage and / or joints are applied to the body, - that said radial bias is arranged by means of a ﬂ uid, preferably hydraulically.

Enligt en föredragen specifik utföringsform kan uppﬁnningen användas istället för, eller som komplement till, en generator, varigenom även fördelen erhålles att en längre livstid och därmed mindre underhållskostnader erhålles.According to a preferred specific embodiment, the invention can be used instead of, or as a complement to, a generator, whereby also the advantage is obtained that a longer service life and thus less maintenance costs are obtained.

KORT FIGURBESKRIVNIN G I det följande kommer uppfmningen att beskrivas mer i detalj med hänvisning till de bifogade figurerna i vilka: F ig. 1 visar en principskiss över ett föredraget utförande enligt uppfinningen, Fig. 2A visar ett diagram som åskådliggör egenskaper hos en magnetoelastisk stav gjord av ett föredraget material, varvid ett flertal isobar kurvor visar ländförándringen för staven i beroende av ett yttre magnetfält, H-falt, Fig. 2B visar påverkan av magnetfältet, B-fältet, i en spole runt en stav enligt Fig. 2A vid motsvarande parametrar som i Fig. 2A, Fig. 2C visar ett valt parti av diagrammet 2B och åskådliggör förändringen i permeabilitet hos en given stav enligt uppfinningen som utsätts för samma kraﬁ vid olika H-falt, Fig. 2D och 2E visar samma diagram som iFig. 2A och 2B, inklusive en arbetscykel för en stav som påverkas i ett förskjutningsdrivet systern, Fig. 2F och 2G visar samma diagram som iFig. 2A och 2B, inklusive en arbetscykel för en stav som påverkas i ett kraftdrivet system, Fig. 3 visar ett alternativt utförande enligt uppfinningen, Fig. 4 visar principema för en specifik applikation av uppﬁnningen, Fig. 5 visar en modifierad applikation enligt Fig. 3, 10 15 20 25 30 U'1 h) -l> CN C3\ \O n . | - u Pl676-101 5 Fig. 6 visar ytterligare ett tänkt användningsområde för uppfinningen, Fig. 7 visar ytterligare ett tänkt användningsområde för uppfinningen, Fig. 8 visar en modiﬁkation enligt Fig. 6, Fig. 9 visar en speciñk föredragen applikation vid ett fordon enligt uppﬁnningen, Fig. 10 visar en modifierad utföringsform av ett utförande enligt Fig. 3.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In the following, the invention will be described in more detail with reference to the accompanying figures in which: Figs. Fig. 2A shows a schematic diagram of a preferred embodiment according to the invention; Fig. 2B shows the influence of the magnetic field, the B-field, in a coil around a rod according to Fig. 2A at corresponding parameters as in Fig. 2A, Fig. 2C shows a selected portion of the diagram 2B and illustrates the change in permeability of a given rod according to the invention which is subjected to the same kra ﬁ at different H-fields, Figs. 2D and 2E show the same diagram as in Fig. 2A and 2B, including a duty cycle for a rod actuated in a displacement driven sister, Figs. 2F and 2G show the same diagram as in FIG. 2A and 2B, including a duty cycle for a rod actuated in a power-driven system, Fig. 3 shows an alternative embodiment according to the invention, Fig. 4 shows the principles for a specific application of the invention, Fig. 5 shows a modified application according to Fig. 3 , 10 15 20 25 30 U'1 h) -l> CN C3 \ \ O n. | Fig. 6 shows another intended use of the invention, Fig. 7 shows another intended use of the invention, Fig. 8 shows a modification according to Fig. 6, Fig. 9 shows a particularly preferred application of a vehicle. according to the invention, Fig. 10 shows a modified embodiment of an embodiment according to Fig. 3.

Fig. 11 visar ett tänkbart specifikt utförande för en applikation enligt uppfinningen, Fig. 12 visar ett modifierat utförande av en applikation enligt Fig. 11, Fig. 13 visar en modifierad utföringsform av en stav enligt uppfinningen, Fig. 14 visar ett diagram som åskådliggör möjligheterna med ett utförande enligt Fig. 13, Fig. 15 visar en modifierad utföringsform av ett utförande enligt Fig. 13, Fig. 16 visar ytterligare en modifierad utföringsform av ett utförande enligt Fig. 13, Fig. 17 visar ytterligare en modifierad utföringsform enligt principerna för utförandet enligt Fig. 13, och, Fig. 18 visar en modifierad utföringsform för anordnande av permanentmagneter vid en stav enligt uppﬁnningen.Fig. 11 shows a conceivable specific embodiment of an application according to the invention, Fig. 12 shows a modified embodiment of an application according to Fig. 11, Fig. 13 shows a modified embodiment of a rod according to the invention, Fig. 14 shows a diagram illustrating the possibilities with an embodiment according to Fig. 13, Fig. 15 shows a modified embodiment of an embodiment according to Fig. 13, Fig. 16 shows a further modified embodiment of an embodiment according to Fig. 13, Fig. 17 shows a further modified embodiment according to the principles for the embodiment according to Fig. 13, and, Fig. 18 shows a modified embodiment for arranging permanent magnets at a rod according to the invention.

DETALJERAD FIGURBESKRIVNING I F ig. 1 visas en principskiss över en anordning enligt uppfinningen. Denna anordning består av en magnetostriktiv stav 1 omlindad av en tråd 2 av ledande material (t ex koppar) som bildar en spole 2A Trådändarna 2B, 2C hos spolen 2A är anslutna till en last/anordning 8, som i föreliggande fall exemplifieras av en laddningsregulator 8, som är kopplad till ett batteri 22. I vardera änden av staven 1 finns anbringat en permanentmagnet 4, 5, som positionerats på valt vis, för att ”vrida de magnetiska momenten” till bästa läge i staven 1. Populärt kan detta också uttryckas som att man med hjälp av permanentmagneterna 4, 5 och deras positionering åstadkommer en magnetisk förspärining i staven. lämpligen dock ej nödvändigt, föreligger inte elektrisk kontakt mellan stav och magneter, eftersom detta kan ha viss negativ inverkan på verkningsgraden, pga. virvelströrrisförluster. Stav 1, spole 2A och rnagneter 4, 5 bildar en enhet, som nedan benämns basenhet 3. Basenheten 3 är med sin ena ände 5A fast monterad i en ”fast punkt” 6, exempelvis ett chassi i ett fordon. Den andra änden SB av staven 1 är fast monterad mot den kropp 7 som ska påverka basenheten 3 med en oscillerande mekanisk kraft Fv.DETAILED DESCRIPTION OF FIGURES IN FIG. 1 shows a principle sketch of a device according to the invention. This device consists of a magnetostrictive rod 1 wrapped by a wire 2 of conductive material (eg copper) which forms a coil 2A The wire ends 2B, 2C of the coil 2A are connected to a load / device 8, which in the present case is exemplified by a charge regulator 8, which is connected to a battery 22. At each end of the rod 1 is mounted a permanent magnet 4, 5, positioned in the selected way, to "turn the magnetic moments" to the best position in the rod 1. Popularly this can also be expressed as if a permanent bias in the rod is achieved with the aid of the permanent magnets 4, 5 and their positioning. suitably, however, it is not necessary, there is no electrical contact between rod and magnets, as this can have some negative effect on the efficiency, due to vortex tube rice losses. Rod 1, coil 2A and magnets 4, 5 form a unit, hereinafter referred to as base unit 3. The base unit 3 is with its one end 5A fixedly mounted in a "fixed point" 6, for example a chassis in a vehicle. The other end SB of the rod 1 is fixedly mounted against the body 7 which is to actuate the base unit 3 with an oscillating mechanical force Fv.

Basenheten 3 är enligt en föredragen utföringsform också mekaniskt förspänd mellan den fasta punkten 6 och den oscillerande kroppen 7 med en viss kraﬁ, så att stavens 1 mekaniska spänningsvariationer kommer att ligga inom ett optimalt arbetsområde. En av 10 15 20 25 30 524 569 ~ ~ ~ . .- u-s ..According to a preferred embodiment, the base unit 3 is also mechanically prestressed between the fixed point 6 and the oscillating body 7 with a certain collar ﬁ, so that the mechanical stress variations of the rod 1 will be within an optimal working range. One of 10 15 20 25 30 524 569 ~ ~ ~. .- u-s ..

P1676-101 6 anledningarna till att det i vissa fall enligt uppfinningen med fördel anordnas en mekanisk förspännirig är att föredragna material för staven oftast har god förmåga att uppta och hantera tryckspänning men begränsad förmåga att uppta dragspärming.The reasons why in some cases according to the invention a mechanical prestressing device is advantageously provided is that preferred materials for the rod usually have a good ability to absorb and handle compressive stress but limited ability to absorb tensile stress.

Den kraft Fv som påverkar tryckspänningen i staven 1 gör att det sker en förändring av de magnetiska egenskaperna i staven 1, i enlighet med vad som beskrivs nedan När det magnetiska flödet som alstras av perrnanentmagneterna 4, 5 och som går genom spolen 2A varierar, induceras en spänning U mellan spolens ändar 2B, 2C, som medför att elenergi kan tas ut ur anordningen 8.The force Fv which affects the compressive stress in the rod 1 causes a change in the magnetic properties of the rod 1, in accordance with what is described below. a voltage U between the ends of the coil 2B, 2C, which means that electrical energy can be taken out of the device 8.

Uppfmningen nyttjar ﬂera fenomen och visar hur man kan utnyttja ett ämne med magnetoelastiska egenskaper för att omvandla mekanisk energi t ex i form av vibrationer, till elektrisk energi.The invention utilizes your phenomena and shows how a substance with magnetoelastic properties can be used to convert mechanical energy, for example in the form of vibrations, into electrical energy.

Det grundläggande fysikaliska fenomenet som nyttjas är att när en magnet oscillerar inuti i en spole utförd av elektriskt ledande material, t ex koppar, uppstår en växelspänriing mellan ändarna på denna spole, vilken spänning kan utnyttjas för att driva elektrisk energi då en last ansluts till spo lens båda ändar.The basic physical phenomenon used is that when a magnet oscillates inside a coil made of electrically conductive material, such as copper, an alternating voltage arises between the ends of this coil, which voltage can be used to drive electrical energy when a load is connected to the coil. both ends of the lens.

Enligt uppfinningen agerar den rnagnetostriktiva staven 1 tillsammans med permanentmagnetema 4, 5 som den oscillerande magneten enligt ovan, eftersom dess egenskap är sådan att staven 1 åstadkommer en magnetisk fältförändring då den utsätts för en kraft Fv. Kraften Fv genererar en tryckpåverkan i staven, vilken tryckpåverkan motsvarar, bildligt sett, att man lägesförändrar en magnet i en spole enligt beskrivningen ovan. Permanentmagneterna 4, 5 har i detta sammanhang som uppgift att anbringa ett magnetfält kring staven Den magnetostriktiva staven 1 är enligt det föredragna fallet utförd av en legering av bl.a. sällsynta jordartsmetaller, i detta exempel TERFENOL-D (benämningen TERFENOL-D kommer från Terbium, Järn, Dysbrosium och ”Naval Ordnance Laboratory” ”, där den togs fram) som har en hög magnetoelasticitet i ett för många applikationer (bla. förbränningsmotorer) lämpligt temperaturintervall. Magnetostriktion är ett fenomen som finns hos ferromagnetiska material som gör att de ändrar sin form i ett magnetfält, varvid materialets magnetiska domäner orienterar sig efter fältlinjer i det magnetiska fältet samt 10 15 20 25 30 524 369 o » - n v u i. n v; Pl676-101 7 den eventuella mekaniska kraﬁ som appliceras. Fenomenet bygger på atornära krafter och sker därmed otroligt snabbt samt blir därmed mycket starkt. TERFENOL-D har ca 1000 gånger bättre rnagnetoelastiska egenskaper än t ex järn. Bl a. är den så kallade kopplingsfaktorn (k33= ca 0,7), för Terfenol väldigt hög i jämförelse med järn Uppfinningen utnyttjar att det magnetostriktiva fenomenet kan användas ”omvänt”, dvs. att en formändring på materialet (t ex en stav) ger en ändring ide magnetiska egenskaperna (hos staven).According to the invention, the magnetostrictive rod 1 together with the permanent magnets 4, 5 acts as the oscillating magnet as above, since its property is such that the rod 1 causes a magnetic field change when it is subjected to a force Fv. The force Fv generates a pressure effect in the rod, which pressure effect corresponds, figuratively speaking, to a position change of a magnet in a coil as described above. In this context, the permanent magnets 4, 5 have the task of applying a magnetic field around the rod. According to the preferred case, the magnetostrictive rod 1 is made of an alloy of e.g. rare earth metals, in this example TERFENOL-D (the name TERFENOL-D comes from Terbium, Iron, Dysbrosium and "Naval Ordnance Laboratory" ", where it was developed) which has a high magnetoelasticity in a too many applications (including internal combustion engines) suitable temperature range. Magnetostriction is a phenomenon present in ferromagnetic materials which causes them to change their shape in a magnetic field, the magnetic domains of the material orienting themselves along field lines in the magnetic field and 10 15 20 25 30 524 369 o »- n v u i. N v; Pl676-101 7 any mechanical requirements applied. The phenomenon is based on atomic forces and thus occurs incredibly quickly and thus becomes very strong. TERFENOL-D has about 1000 times better magnetoelastic properties than, for example, iron. Among other things, the so-called coupling factor (k33 = approx. 0.7), for Terphenol is very high in comparison with iron. that a change in the shape of the material (eg a rod) gives a change in the magnetic properties (of the rod).

När staven 1 utsätts för mekanisk spänningsändring (trycks ihop respektive dras isär) kommer stavens permeabilitet (materialparameter som påverkar de magnetiska egenskaperna) att ändras, varigenom också magnetfältet kommer att ändras och därmed det magnetiska flödet.When the rod 1 is subjected to a mechanical stress change (compressed or pulled apart), the permeability of the rod (material parameters which affect the magnetic properties) will change, whereby also the magnetic field will change and thus the magnetic flux.

Spänningen U, som blir en växelspänning, är ”proportionell mot” eller ”beroende av” fysiska dimensioner, hastigheten/frekvensen på den kraft Fv som påverkar staven l, det magnetostriktiva materialet i staven 1, amplituden av den påverkande kraften Fv (tryckförändringen i staven), temperatur samt spolens 2A material (ledningsförmåga), tjocklek och antal lindningar.The voltage U, which becomes an alternating voltage, is "proportional to" or "dependent on" physical dimensions, the velocity / frequency of the force Fv affecting the rod 1, the magnetostrictive material in the rod 1, the amplitude of the influencing force Fv (the pressure change in the rod ), temperature and coil 2A material (conductivity), thickness and number of windings.

Vid en vibration kommer staven att komprimeras/dekomprimeras med samma vibrationsfrekvens som vibrationen. Därigenom kommer staven att utsättas för en mekanisk spänningsändring. Detta ger alltså som resultat att stavens permeabilitet ändras och därigenom magnetfaltet samt det magnetiska flödet. Genom att det magnetiska flödet ändras över tiden (dKD/dt) alstras så en elektrisk spänning, vilket kan uttryckas på följande vis: . . . d di” dB dq) . .In the event of a vibration, the rod will be compressed / decompressed with the same vibration frequency as the vibration. As a result, the rod will be subjected to a mechanical stress change. This thus results in the permeability of the rod changing and thereby the magnetic field as well as the magnetic flux. By changing the magnetic flux over time (dKD / dt), an electrical voltage is generated, which can be expressed as follows:. . . d di ”dB dq). .

Vibrations Energi w å: w -ä-t-r- w -d-t w E; w U w Elektnsk Energi Denna växelspänning, U, kommer således att bero av vibrationernas frekvens och amplitud samt det magnetiska systemet.Vibration Energy w å: w -ä-t-r- w -d-t w E; w U w Electrical Energy This alternating voltage, U, will thus depend on the frequency and amplitude of the vibrations as well as the magnetic system.

När det magnetiska flödet ändras kommer en växelspänning U att genereras i spolen 2A som anbringats runt stavenl. I den last/anordning 8 som anbringats mellan spolens båda ändar 2B, 2C driver alltså den alstrade spänningen en ström, som kan nyttjas på olika vis, .c uu.- ue- vwv- .u 10 15 20 25 30 LH PO »lš CN O\ W) n. n Pl676-101 8 lämpligen efter anpassning, Företrädesvis ökas den via lasten uttagna effekten då frekvensen ökar, respektive minskas då frekvensen minskar. I fallet att lasten utgör en laddningsregulator till ett batteri, sker ökningen av lasten av sig självt eftersom regulatorn vid en högre frekvens klarar av att driva en högre likström till batteriet. I vissa applikationer kan det vara fördelaktigt att ha två eller ﬂer batterier 22, 22' kopplade till en enhet 3 via en laddningsregulator med styrautomatik, som t ex fördelar laddströmmen efter en viss prioriteringsordning, t ex i syfte att i första hand erhålla full laddning i ett prirnärbatteri, varefter laddström kan fördelas till sekundära källor.When the magnetic flux is changed, an alternating voltage U will be generated in the coil 2A applied around the rod 1. In the load / device 8 applied between the two ends 2B, 2C of the coil, the generated voltage thus drives a current, which can be used in different ways, .c uu.- ue- vwv- .u 10 15 20 25 30 LH PO CN O \ W) n. N Pl676-101 8 suitably after adjustment. Preferably, the power taken via the load increases when the frequency increases, or decreases when the frequency decreases. In the case that the load constitutes a charge regulator for a battery, the increase of the load takes place by itself because the regulator at a higher frequency is able to drive a higher direct current to the battery. In some applications it may be advantageous to have two or more batteries 22, 22 'connected to a unit 3 via a charge controller with control automation, which for example distributes the charging current according to a certain order of priority, e.g. for the purpose of primarily obtaining full charge in a primary battery, after which charging current can be distributed to secondary sources.

För att utnyttja basenheten 3 optimalt är det i vissa oscillerande system fördelaktigt att förspänningen på den magnetostriktiva staven 1 ungefär motsvarar halva maximala amplituden för den oscillerande delen vid vilken basenheten 3 är anordnad, så att staven vid maximal amplitud svänger mellan ett övre O-läge där den är i stort axiellt obelastad och ett nedre maximalt, sammanpressat läge.In order to make optimal use of the base unit 3, it is advantageous in some oscillating systems that the bias voltage on the magnetostrictive rod 1 corresponds approximately to half the maximum amplitude of the oscillating part at which the base unit 3 is arranged, so that at maximum amplitude the rod oscillates between an upper O position it is largely axially unloaded and has a lower maximum, compressed position.

Vidare bör den magnetiska bias som läggs på med permanentmagneterna vara inom intervallet 10-100 kA/m, dock helst inom intervallet 40-80 kA/m, och mest föredraget ca 50kA/m.Furthermore, the magnetic bias applied to the permanent magnets should be in the range 10-100 kA / m, but preferably in the range 40-80 kA / m, and most preferably about 50 kA / m.

Dessutom är det en fördel om den elektriska lasten ökas med ökande frekvens på den oscillerande kraften, eftersom den då ökande spänningen ökar kapaciteten för att upprätthålla en samma ström vid en högre resistans i kretsen I F ig. 2A och 2B visas i mer detalj resultat från försök som utförts i ett provsystem I systemet ingår således en rnagnetostriktiv stav (kallad staven) som är utförd i materialet Terfenol och som i övrigt arrangerats i enlighet med vad som visas i Fig. 1. Vid försöken har staven varit statiskt förspänd (mekaniskt) vid tio olika nivåer (1, 6.5, 12, 19, 26.5, 34.5, 42.5, 50, 57. 5 respektive 65 MPa), så att varje kurva representerar en viss mekanisk förspänning, där den övre kurvan i Fig. 2B visar ett exempel med enbart 1 MPa (i form av tryckspânning) och den nedersta kurvan visar ett exempel med enbart 65 MPa.In addition, it is an advantage if the electric load is increased with increasing frequency of the oscillating force, since the then increasing voltage increases the capacity to maintain the same current at a higher resistance in the circuit I F ig. 2A and 2B show in more detail results from experiments performed in a test system. The system thus includes a magnetostrictive rod (called the rod) which is made of the material Terfenol and which is otherwise arranged in accordance with what is shown in Fig. 1. In the experiments the rod has been statically prestressed (mechanically) at ten different levels (1, 6.5, 12, 19, 26.5, 34.5, 42.5, 50, 57. 5 and 65 MPa respectively), so that each curve represents a certain mechanical prestress, where the upper the curve in Fig. 2B shows an example with only 1 MPa (in the form of compressive stress) and the bottom curve shows an example with only 65 MPa.

Ingående storheter som visas i figurerna 2A och 2B är; B=Magnetisk flödestäthet (induktion, i Tesla), H=Magnetisk íältstyrka (i kOe) och AX/ l=relativ längdförändring hos staven. 10 l5 20 25 30 (ft FO 42- Os! O*- \O nu ., P1676-lO1 9 Fig. 2A visar ett diagram som åskådliggör egenskaper hos en magnetoelastisk stav gjord av ett föredraget material, varvid ett flertal isobar kurvor visar ländförändringen för staven i beroende av ett yttre magnetfält, H-falt.The constituent quantities shown in Figures 2A and 2B are; B = Magnetic flux density (induction, in Tesla), H = Magnetic flux strength (in kOe) and AX / l = relative length change of the rod. Fig. 2A shows a diagram illustrating properties of a magnetoelastic rod made of a preferred material, a plurality of isobar curves showing the lumbar change. for the rod depending on an external magnetic field, H-field.

Punkten a iFig. 2 A och 2B representeras av en stav som har en förspänning av 1 MPa och där ett yttre magnetiskt fält av ca 40 kA/m applicerats på staven 1 med hjälp av permanentmagneter. Genom att öka H-ﬁiltet från O till 40 kA/m kommer en viss längdförändring att ske, vilket alltså visar sig genom att isobaren 1 MPa följer en krökt kurva, uppåt åt höger i bild, med (efter ca 10 kA/m) avtagande derivata. Staven förlängs därvid alltså en viss sträcka, Ax.The point in iFig. 2A and 2B are represented by a rod having a bias voltage of 1 MPa and where an external magnetic field of about 40 kA / m has been applied to the rod 1 by means of permanent magnets. By increasing the H-ﬁ oxygen from 0 to 40 kA / m, a certain change in length will take place, which is thus shown by the isobar 1 MPa following a curved curve, upwards to the right in the picture, with (after approx. 10 kA / m) decreasing derivatives. The rod is thus extended a certain distance, Ax.

Vidare visas i Fig. 2A och 2B att en Terfenolstav som arbetar i en icke-sluten elektrisk krets uppträder som en magnetoelastisk fjäder, dvs. förändringarna kommer att följa en vertikal linje L i diagrammen 2A respektive 2B, från a-b då lasten ökas, på så vis att trycket successivt ökar i staven då en yttre last läggs på, varvid energi lagras upp i både det magnetiska och elastiska systemet hos staven utan någon förändring av det yttre pålagda H- fältet.Furthermore, Figs. 2A and 2B show that a terphenol rod operating in a non-closed electrical circuit acts as a magnetoelastic spring, i.e. the changes will follow a vertical line L in diagrams 2A and 2B, respectively, from ab when the load is increased, in such a way that the pressure gradually increases in the rod when an external load is applied, whereby energy is stored in both the magnetic and elastic system of the rod without any change in the externally applied H-field.

I Fig. 2C visas en förenkling av den högra hälften av kurvorna i Fig. 2B. Enbart en vald del av det övre högra hörnet av Fig. 2B finns återgiven i Fig. 2C, nämligen dels den övre tryckkurvan Pl (1 MPa) respektive den undre tryckkurvan P10 (65 MPa) ur Fig. 2B. I Fig. 2C har därutöver markerats tre olika områden, 1-3. Ovanför vart och ett av dessa ornråden finns figurer, som schematiskt åskådliggör hur de magnetiska dipolerna i Terfenolstaven är orienterade inuti respektive område. Kraften F som visas att verka på respektive figur (dvs. staven) skall därvid betraktas vara konstant. I område 1 framgår att för den applicerade kraften F kommer de magnetiska dipolerna i materialet att vara helt sarnrnanpressade.Fig. 2C shows a simplification of the right half of the curves in Fig. 2B. Only a selected part of the upper right corner of Fig. 2B is shown in Fig. 2C, namely partly the upper pressure curve P1 (1 MPa) and the lower pressure curve P10 (65 MPa) from Fig. 2B, respectively. In addition, Fig. 2C has marked three different areas, 1-3. Above each of these wire rods are figures, which schematically illustrate how the magnetic dipoles in the Terphenol rod are oriented within each area. The force F shown to act on the respective figure (ie the rod) must then be considered to be constant. In area 1 it appears that for the applied force F the magnetic dipoles in the material will be completely compressed.

Terfenolstaven kommer därför inom detta område att i princip agera som en helt styv Hooks fjäder. Inom område 2, däremot har det ökade H-fältet medfört att de magnetiska dipolerna vridit sig till ett snedställt läge, innebärande att staven inte längre enbart agerar som en ren Hook's fjäder. Det ökade H-fältet har således påverkat dipolerna så att de orkar motverka den pålagda kraften F i tillräcklig grad för att fortfarande vara snedställda. I det tredje området åskådliggörs det fallet att H-faltet är tillräckligt stort för att helt och hållet vrida de magnetiska dipolerna i linje med H-fältet. Härigenom erhålles också en slags styv Hook's fjäder, i likhet med i område l, eftersom den magnetiska dipolen inte låter sig 10 15 20 25 30 524 369 u: ..The terphenol rod will therefore in this area in principle act as a completely rigid Hook spring. In area 2, on the other hand, the increased H-field has caused the magnetic dipoles to rotate to an oblique position, meaning that the rod no longer acts merely as a pure Hook's spring. The increased H-field has thus affected the dipoles so that they are able to counteract the applied force F to a sufficient degree to still be skewed. In the third area, the case that the H-field is large enough to completely rotate the magnetic dipoles in line with the H-field is illustrated. This also gives a kind of rigid Hook's spring, similar to in area 1, since the magnetic dipole does not allow 10 15 20 25 30 524 369 u: ..

P1676-101 10 påverkas av den pålagda kraften. Således bör H-ñltet anpassas så att staven arbetar inom område 2.P1676-101 10 is affected by the applied force. Thus, the H-ñltet should be adjusted so that the rod works within area 2.

Stavens elastiska egenskaper är således både magnetiska och mekaniska. Den “magnetiska fjädern” är emellertid mycket mjukare än en ren Hook's fjäder och beror på förhållandet mellan den magnetiska reaktionskraften och den mekaniska lasten (rnaterialets dirnensionsförändring). Ju högre extemt tryck man lägger på systemet (staven) desto högre magnetisk fältstyrka behövs för att vrida de magnetiska dipolerna till ett optimalt verkningsområde.The elastic properties of the rod are thus both magnetic and mechanical. However, the "magnetic spring" is much softer than a pure Hook's spring and depends on the ratio of the magnetic reaction force to the mechanical load (the change in the direction of the material). The higher the extreme pressure applied to the system (rod), the higher the magnetic field strength needed to rotate the magnetic dipoles to an optimal range.

Liksom för många tekniska system är det användbart att visa energio mvandlingen i form av en arbetscykel. I Fig. 2D, 2E respektive 2F, 2G visas olika former av arbetscykler för en stav enligt uppfinningen.As with many technical systems, it is useful to show the energy conversion in the form of a work cycle. Figs. 2D, 2E and 2F, 2G, respectively, show different forms of duty cycles for a rod according to the invention.

I Fig. 2D och 2E visas arbetscykeln för en Terfenol-mekanoelektrisk generator, som kan betecknas som förskjutningsdriven Principema för elektrisk ströminduktion i spolen till Terfenolgeneratorn är densamma som i sekundärlindningen för en transformator, dvs. naturen motarbetar förändringar. En förändring av den mekaniska påﬁestningen resulterar i en kopplad förändring av den magnetiska induktionen B. För att motverka förändringar av B-fältet kommer en elektrisk ström att induceras i spolen som genererar ett H-ﬁilt, vilket bidrar till att upprätthålla B-fältet oförändrat. Detta symboliseras av förflyttningen från punkt a-b i arbetscykeln i Fig. 2D och 2E. Denna förändring är i princip momentan.Figs. 2D and 2E show the duty cycle of a Terphenol mechanical electroelectric generator, which can be described as displacement driven. The principles of electrical current induction in the coil of the Terphenol generator are the same as in the secondary winding of a transformer, i.e. nature opposes change. A change in the mechanical stress resulter results in a coupled change in the magnetic induction B. To counteract changes in the B-field, an electric current will be induced in the coil which generates an H-ﬁ oxygen, which helps to keep the B-field unchanged. This is symbolized by the movement from point a-b in the duty cycle in Figs. 2D and 2E. This change is in principle momentary.

Därefter kommer staven att sarrunanpressas varvid energi kommer att tas ut ur det mekaniska systemet i form av elektrisk energi. En bro mskraft skapas av det inducerade H- fältets tillskott. Samtidigt skapar det tillförda H-fältet en förändring i den magnetiska energin vilken kommer att frigöras till lasten som finns ansluten till spolen i systemet, t ex en laddningsregulator. Såsom i fallet med en belastad sekundärspole i en transformator, kommer spänningen i den belastade kretsen i Terfenolgeneratom att reduceras pga. den inducerade strömmen som motverkar förändringen i B-fältet, vilket leder till en reduktion av den motinducerade strömmen och därmed en reduktion i bromskraften i sammantryckningen och minskning av energiuttaget, dvs. minskning av dB/ dt. Därvid kommer alltså staven att sammanpressas vilket i diagrammet åskådliggörs av sträckan b-c i diagrammen 2D och 2E. 10 15 20 25 30 -nu -, Pl676-10l ll Såsom framgår av diagrammet sker denna förändring vid en högre trycknivå i staven än då staven utsätts för motsvarande belastning i en icke-belastad, icke-sluten spole (då rör sig alltså staven längs en vertikal linje, L, i figuren). När så punkten c nåtts, dvs. den neråtgående rörelsen avlutats, kommer en momentan tryckavlastning att uppträda i staven, vilket åskådliggörs av att förändringen från c-d i figurerna 2D och 2E. Därefter kommer staven att påverkas av en motriktad rörelse för att återvända till positionen för sin ursprungslängd, vilket innebär en förﬂyttning längs linjen d-a.Thereafter, the rod will be compressed and energy will be taken out of the mechanical system in the form of electrical energy. A bromine force is created by the addition of the induced H-field. At the same time, the supplied H-field creates a change in the magnetic energy which will be released to the load connected to the coil in the system, for example a charge regulator. As in the case of a loaded secondary coil in a transformer, the voltage in the loaded circuit in the Terphenol generator will be reduced due to the induced current which counteracts the change in the B-field, which leads to a reduction of the counter-induced current and thus a reduction in the braking force in the compression and reduction of the energy consumption, i.e. reduction of dB / dt. Thus, the rod will be compressed, which in the diagram is illustrated by the distance b-c in diagrams 2D and 2E. As shown in the diagram, this change occurs at a higher pressure level in the rod than when the rod is subjected to a corresponding load in an unloaded, non-closed coil (in which case the rod moves along the rod). a vertical line, L, in the figure). When point c is reached, ie. the downward movement is completed, an instantaneous pressure relief will occur in the rod, which is illustrated by the change from c-d in Figures 2D and 2E. Thereafter, the rod will be affected by an opposite movement to return to the position of its original length, which means a displacement along the line d-a.

Såsom framgår av diagrammet påverkas staven normalt av lägre kraft vid förflyttning i dekomprimerande riktning (längs d-a), än då den komprirneras (längs b-c). Denna egenskap hos en systemenhet enligt uppfinningen medför i många situationer en fördel, eﬁersom många magnetoelastiska material tål tryckkraften bättre än dragkraﬁen. Således uträttas normalt mer arbete när staven komprimeras och mindre arbete uträttas när staven dekomprimeras.As can be seen from the diagram, the rod is normally affected by lower force when moving in the decompressive direction (along d-a), than when it is compressed (along b-c). This property of a system unit according to the invention entails an advantage in many situations, since many magnetoelastic materials withstand the compressive force better than the tensile force. Thus, more work is normally done when the rod is compressed and less work is done when the rod is decompressed.

Såsom redan omnämnts tidigare är arbetscykeln som åskådliggörs i Fig. 2D och 2E att betecknas som förskjutningsdriven arbetscykel, varvid motkraften ﬁån Terfenolgeneratom är marginell i förhållande till den drivande kraften. Detta torde anses vara den mest rimliga analogin vid användning av en mycket kraftfull motor på t ex 500 kW med en motsvarande vibrationsförlust på ca 75 kW, varvid en 500 watts Terfenolgenerator inte kan anses representera någon nämnvärd motkraít. Därutöver bör observeras att arbetscykeln som visas i Fig. 2D och 2E approximerats till att vara ideal.As already mentioned earlier, the duty cycle illustrated in Figs. 2D and 2E is to be termed a displacement driven duty cycle, the counterforce Ter of the terphenol generator being marginal relative to the driving force. This should be considered the most reasonable analogy when using a very powerful motor of eg 500 kW with a corresponding vibration loss of about 75 kW, whereby a 500 watt Terphenol generator can not be considered to represent any significant countercrete. In addition, it should be noted that the duty cycle shown in Figs. 2D and 2E has been approximated to be ideal.

I Fig. 2F och 2G visas en arbetscykel i ett system där Terfenolelementet istället är kraﬁdrivet, dvs. där kraften som påverkar Terfeno lstaven är i princip konstant under kompressionsfasen. Härvid blir arbetscykehi något förändrad eftersom under fasen då själva arbetet uträttas, från b-c följer arbetscykeln en bestämd isobar. Även i returrörelsen kommer därvid en isobar att följas, längs d-a. Såsom framgår av Fig. 2G gäller att samtidigt som H-faltet ökar när trycket på staven ökar kommer en viss minskning av B-faltet att äga rum Detta sker som en följd av att den belastningsinducerade strömmen i spolen delvis förbrukas i lasten som finns ansluten Arbetet har alltså nyttogjorts som elektrisk energi i t ex ett laddningsaggregat. 10 15 20 25 30 'I Ill 5? y . I. I i .. i. ' :Or m: ,, i: I . ,, 'f | s ' ' " ß ~ . ' ° I- ' ' ' e. v , ' 0 ' .Figs. 2F and 2G show a work cycle in a system where the Terphenol element is instead power-driven, ie. where the force affecting the Terfeno rod is in principle constant during the compression phase. In this case, the work cycle is somewhat changed because during the phase when the work itself is performed, from b-c the work cycle follows a certain isobar. Also in the return movement, an isobar will be followed, along d-a. As shown in Fig. 2G, at the same time as the H-fold increases when the pressure on the rod increases, a certain reduction of the B-fold will take place. This occurs as a result of the load-induced current in the coil being partly consumed in the load connected has thus been used as electrical energy in, for example, a charger. 10 15 20 25 30 'I Ill 5? y. I. I i .. i. ': Or m: ,, i: I. ,, 'f | s '' "ß ~. '° I-' '' e. v, '0'.

Pl676-101 12 I Fig. 3 visas principerna for en föredragen applikation enligt uppfinningen, varvid basenheten 3 är monterad vid ett fordon, for att driva en laddningsregulator 8, som kan leverera en ström av ej obetydlig storlek. Laddningsregulatorn 8 kan med fördel utgöras av en idag i sig känd konventionell enhet. Av figuren framgår att basenheten 3 är inspänd inuti ett elliptiskt fomiat hölje 9. Centralt på vardera långsida av höljet 9 fmns anordnat infastningsorgan 9A, 9B, så att anordningen 3, 9 låter sig inmonteras mellan chassi 6' och motor 7' Lämpligen används enheten 3, 9 i utbyte mot en konventionell motorkudde.Fig. 3 shows the principles of a preferred application according to the invention, wherein the base unit 3 is mounted to a vehicle, in order to drive a charge regulator 8, which can supply a current of not insignificant size. The charge regulator 8 can advantageously consist of a conventional unit known per se. The figure shows that the base unit 3 is clamped inside an elliptical shaped housing 9. Central fastening means 9A, 9B are arranged centrally on each long side of the housing 9, so that the device 3, 9 can be mounted between chassis 6 'and motor 7'. , 9 in exchange for a conventional engine cushion.

Enheten 3, 9 uppfyller därmed inte enbart funktionen strömalstrare utan även funktionen vibrationsdämpare, vilket är en stor fördel med uppfinningen. Vidare visas schematiskt enligt figuren att infästningsdon 10A, l0B finns anordnat mellan basenhetens 3 ändar 5A, 4A och höljets inre kortändar. Enligt en föredragen utföringsform utformas dessa infästningsdon 9A, 9B med sådana dimensioner att staven l utsätts för en viss sammanpressning (tryckspänningar) i ett ickepåverkat läge för höljet 9. Såsom framgår av figuren kommer staven 1 att vara positionerad tvärs rörelseriktningen för den väsentliga delen av vibrationskrafterna. Vibrationskraftema kommer alltså att först fortplantas ned i höljet 9 och påverka detta att sarnrnanpressas respektive utdragas, varigenom en längdförändring av höljet uppstår i den led där staven l utsträcker sig. Härigenom kommer således samma fenomen för strömalstring att uppstå som beskrivits ovan med hänvisning till Fig. 1. Lämpligen väljes en förspänning av staven 1 som även är avpassad i förhållande till den statiska kraft med vilken motorn 7' påverkar anordningen 3, 9 i ett viloläge. Staven l i utsätts därmed före montage i fordonet for en större tryckspänning än efter det att den monterats, eftersom tyngden från motorn kommer att sammanpressa höljet 9 något och därmed ge en viss minskning av tryckkraften Denna utföringsform är därför fördelaktig ur flera aspekter, bla. hållfasthetsmässigt.The unit 3, 9 thus fulfills not only the function of current generator but also the function of vibration damper, which is a great advantage of the invention. Furthermore, it is shown schematically according to the figure that fasteners 10A, 10B are arranged between the ends 5A, 4A of the base unit 3 and the inner short ends of the housing. According to a preferred embodiment, these fasteners 9A, 9B are designed with such dimensions that the rod 1 is subjected to a certain compression (compressive stresses) in an unaffected position of the housing 9. As can be seen from the figure, the rod 1 will be positioned across the direction of movement of the substantial part of the vibrational forces . The vibrating forces will thus first propagate down into the housing 9 and influence this to be compressed or pulled out, whereby a change in length of the housing occurs in the joint where the rod 1 extends. Thus, the same phenomenon for current generation will occur as described above with reference to Fig. 1. Preferably, a bias voltage of the rod 1 is selected which is also adapted in relation to the static force with which the motor 7 'acts on the device 3, 9 in a rest position. The rod 1 i is thus subjected to a greater compressive stress before mounting in the vehicle than after it has been mounted, since the weight from the engine will compress the housing 9 somewhat and thus give a certain reduction in the compressive force. in terms of strength.

Med fördel används just en ellipsoid form for höljet 9. Ellipsoiden medför nämligen den stora fördelen att en rörelse som foitplantas tvärs långsidorna (i samma riktning som vibrationsrörelsen, Fv) minskas till ca en tredjedel beträffande rörelsen i vinkelrät riktning.Advantageously, an ellipsoidal shape is used for the housing 9. The ellipsoid has the great advantage that a movement that is planted across the long sides (in the same direction as the vibration movement, Fv) is reduced to about one third with respect to the movement in the perpendicular direction.

Således innebär detta att rörelsen i stavens längdriktning blir ca en tredjedel samtidigt som kraften blir ca tre gånger så stor. Detta är fördelaktigt eftersom en stav av ett föredraget material enligt uppfinningen helst inte bör utsättas för allt för stora amplituder. För att erhålla tillräcklig effekt från en Terfenolstav räcker det ofta med en rörelse på någon tiondels mm for att erhålla tillräcklig effekt. l0 15 2o_ 25 30 524 369 . Q - - so P1676-101 13 Enligt ett exempel på hur anordningeri, enligt Fig. 3, kan fungera som generator, gäller (som approxirnation) att frekvensen hos vibrationen är ca 500 Hz. Om acceleration som påverkar en normalstor motor antas vara ca 25 g (g=9,8 m/sz), innebär detta att en uppskattad effekt av ca 500 W kan erhållas. Om en laddningsregulator 8, antas ladda ett 12 V batteri erhålles således en ström på ca 30A. I exemplet utgörs basenheten 3 av en stav frarnställd av TERFENOL-D som är 80 mm lång och 20 mm i diameter. Den ”upptagande” spolen 2A består av koppar med en diameter på 2 mm och med 100-150 varv.Thus, this means that the movement in the longitudinal direction of the rod becomes about one third while the force becomes about three times as great. This is advantageous because a rod of a preferred material according to the invention should preferably not be exposed to excessive amplitudes. In order to obtain sufficient effect from a Terphenol rod, a movement of a few tenths of a mm is often sufficient to obtain sufficient effect. l0 15 2o_ 25 30 524 369. Q - - so P1676-101 13 According to an example of how devices, according to Fig. 3, can function as a generator, it applies (as an approximation) that the frequency of the vibration is about 500 Hz. If acceleration affecting a normal-sized motor is assumed to be about 25 g (g = 9.8 m / sz), this means that an estimated power of about 500 W can be obtained. If a charge regulator 8 is assumed to charge a 12 V battery, a current of approx. 30A is thus obtained. In the example, the base unit 3 consists of a rod made of TERFENOL-D which is 80 mm long and 20 mm in diameter. The "receiving" coil 2A consists of copper with a diameter of 2 mm and with 100-150 turns.

Permanentmagneterna 4, 5 är i storleksordningen 50 kA/m.The permanent magnets 4, 5 are in the order of 50 kA / m.

Staven 1 har fórspänts med en kraft som motsvarar den kraft som anbringas från den oscillerande kroppen dvs. den maximala amplituden.The rod 1 is biased with a force corresponding to the force applied from the oscillating body, i.e. the maximum amplitude.

I Fig. 4 visas en alternativ applikation enligt uppﬁnningeri, enligt samma basprinciper som beskrivs i anslutning till Fig. 1. Här visas dock en applikation där en stationär motor 7” finns anordnad på ett golv 6”. Mellan infastningsdonen 7”A, 7”B och golvet 6” finns anordnat åtminstone två strörnalstrande enheter 3' ”A, 3' ”B, som försörjer en varsin laddnirigsregulator 8' ' A, 8” ”B.Fig. 4 shows an alternative application according to the invention, according to the same basic principles as described in connection with Fig. 1. Here, however, an application is shown where a stationary motor 7 "is arranged on a floor 6". Between the fasteners 7 "A, 7" B and the floor 6 "there are arranged at least two current generating units 3 '" A, 3' "B, which each supply a charge regulator 8 '' A, 8" "B.

I F ig. 5 visas schematiskt i princip samma slags applikation som i Fig. 3, men varvid basenheterna 3 är inneslutna i höljen 9 i enlighet med Fig. 2.I F ig. Fig. 5 shows diagrammatically in principle the same kind of application as in Fig. 3, but wherein the base units 3 are enclosed in the housings 9 in accordance with Fig. 2.

I Fig. 6 visas att en basenhet 3 enligt uppfinningen med fördel kan anordnas mellan olika motordelar för att dämpa vibrationer och/eller alstra elenergi. Vidare visar figuren att man med fördel kan parallellkoppla ett antal (i föreliggande fall fem stycken) basenheter 3 som driver en gemensam anordning 8. Enligt figuren exemplifieras detta genom att ha anordnat basenheterna 3 mellan motorblock 11, och cylinderhuvud 12.Fig. 6 shows that a base unit 3 according to the invention can advantageously be arranged between different motor parts in order to dampen vibrations and / or generate electrical energy. Furthermore, the figure shows that it is advantageous to connect in parallel a number (in the present case five) base units 3 which drive a common device 8. According to the figure this is exemplified by having arranged the base units 3 between engine block 11, and cylinder head 12.

I Fig. 7 visas att en basenhet 3 enligt uppfinningen kan nyttjas för att omvandla viss del av rörelseenergin hos en roterande axel 13 till elektrisk energi it ex en laddningsregiilator 8.Fig. 7 shows that a base unit 3 according to the invention can be used to convert a certain part of the kinetic energy of a rotating shaft 13 into electrical energy in, for example, a charge regulator 8.

Enheten 3 är därvid anordnad mellan ett fundament 6 och en orund anordning 14 som finns fixerad vid axeln 13. Den orunda anordningen 14 påverkar vid rotation ett vid övre änden 4A av basenheten anordnat lager 15, så att basenheten 3 kommer att oscillera. lämpligen anordnas basenheten 3 nedtill med ett fjäderpaket 16 mellan fundament 6 och nedre änden 5A av basenheteri, i syfte att kunria undvika att basenheten 3 utsätts för krafter över en viss gräns. En dylik enhet, eller eventuellt flera, kan med fördel ersätta en konventionell 10 15 20 25 30 (It l'\.') -lš- LN Cm \O n n - - | u e ø u u.The unit 3 is then arranged between a foundation 6 and a non-round device 14 which is fixed to the shaft 13. The non-round device 14 acts on rotation on a layer 15 arranged at the upper end 4A of the base unit, so that the base unit 3 will oscillate. suitably, the base unit 3 is arranged at the bottom with a spring package 16 between the foundation 6 and the lower end 5A of the base unit, in order to be able to avoid that the base unit 3 is subjected to forces above a certain limit. Such a unit, or possibly several, can advantageously replace a conventional 10 15 20 25 30 (It l '\.') -Lš- LN Cm \ O n n - - | u e ø u u.

P1676-101 14 generator. En betydande nackdel med dagens generatorer, är att de har en begränsad livslängd, beroende på många rörliga delar, som alltså slits. För en lastbil är det inte ovanligt att generatorn måste bytas tre gånger under dess livstid. Genom att istället nyttja en anordning enligt uppfinningen erhålles en laddningsenhet som aldrig behöver bytas under bilens livstid.P1676-101 14 generator. A significant disadvantage of today's generators is that they have a limited service life, due to many moving parts, which thus wear out. For a truck, it is not uncommon for the generator to have to be replaced three times during its lifetime. By instead using a device according to the invention, a charging unit is obtained which never needs to be replaced during the life of the car.

I F ig. 8 visas ett i princip likartat arrangemang som i F ig. 7, varvid dock i stället används en basenhet 3 innesluten i ett hölje 9 enligt principerna som beskrivs i samband med Fig. 3.I F ig. 8 shows an arrangement which is in principle similar to that in FIG. 7, however, instead using a base unit 3 enclosed in a housing 9 according to the principles described in connection with Fig. 3.

I F ig. 9 visas en specifik applikation enligt uppfinningen för att kunna dämpa vibrationer och alstra energi från hjulupphängningen hos ett fordon. Det visas ett chassi 6 vid vilket finns anordnat ett hjul 17, en stötdämpare 18 och ett fjäderben 19. Inuti det centrala utrymmet för fjäderbenet 19 har anordnats en basenhet 3 enligt uppﬁnningen, genom att anbringa enhetens övre ände 4A vid chassit 6 och dess nedre ände 5A i kontakt med en fjäder 16 som med sin nedre ände är fixerad vid hjulet 17 eller en (ej visad) länkarm till hjulet 17. Precis som i enlighet med Fig. 6 och 7 har fjädern 16 till uppgift att skydda basenheten 3 från att utsättas för stora krafter. Tack vare anordningen enligt den visade applikationen kan således vibrationer som uppstår då ett fordon framföres på ojämnt underlag omvandlas till elenergi i en laddningsregulator 8, eller nyttogöras i annan last.I F ig. 9 shows a specific application according to the invention in order to be able to dampen vibrations and generate energy from the wheel suspension of a vehicle. A chassis 6 is shown in which a wheel 17, a shock absorber 18 and a spring leg 19 are arranged. 5A in contact with a spring 16 which with its lower end is fixed to the wheel 17 or a link arm (not shown) to the wheel 17. Just as in accordance with Figs. 6 and 7, the spring 16 has the task of protecting the base unit 3 from being exposed for large forces. Thanks to the device according to the application shown, vibrations which occur when a vehicle is driven on uneven ground can thus be converted into electrical energy in a charge regulator 8, or utilized in another load.

Enligt ett alternativt utförande för att kunna dämpa vibrationer och alstra energi ﬁån hjulupphängningen hos ett fordon kan en anordning enligt Fig. 8 appliceras vid chassit 6 och med den förändringen att axeln 13 drivs/roteras med hjälp av rörelsen från hjulet 17, t ex genom att anordna en kuggstång (ej visad) som rör sig upp och ned med hjulet 17, vilken driver ett kugghjul (ej visat) på axeln 13.According to an alternative embodiment in order to be able to dampen vibrations and generate energy from the wheel suspension of a vehicle, a device according to Fig. 8 can be applied to the chassis 6 and with the change that the shaft 13 is driven / rotated by means of the movement from the wheel 17, e.g. arranging a rack (not shown) which moves up and down with the wheel 17, which drives a gear (not shown) on the shaft 13.

I Fig. 10 visas en modifikation av en anordning enligt principen som beskrivs i Fig. 2. Det visas en vy från ovan av ett ﬁån sidan ellipsformat hölje 9. Det framgår att höljet i vyn från ovan är väsentligen cirkulärt och att tre basenheter 3A-3C anordnats symmetriskt med avseende på ett centrumdon 9C genom höljet 9. De tre basenhetema är parallellkopplade så att de driver en och samma last 8. Härigenom kan alltså fler enheter 3 drivas via ett och samma centrumdon 9C/infästningspunkt, t ex i en motorkudde. Härigenom erhålls viss flexibilitet ur sortiments-/tillverkningshänseende. I en och samma slags modulenhet 9 kan då olika antal och/eller olika sorters basenheter 3 inmonteras, så att olika slags egenskaper kan erhållas. Det är härigenom även möjligt att skapa anordningar med flera interagerande 10 15 20 30 (Il b) -Fh (N CS\ VD < - = . . » - u ~ a.Fig. 10 shows a modification of a device according to the principle described in Fig. 2. A top view of an elliptical housing 9 is shown on the side. It can be seen that the housing in the view from above is substantially circular and that three base units 3A- 3C is arranged symmetrically with respect to a center device 9C through the housing 9. The three base units are connected in parallel so that they drive one and the same load 8. This allows more units 3 to be driven via one and the same center device 9C / attachment point, for example in a motor cushion. This gives some flexibility from an assortment / manufacturing point of view. In one and the same kind of module unit 9, different numbers and / or different kinds of base units 3 can then be installed, so that different kinds of properties can be obtained. In this way it is also possible to create devices with several interacting (Il b) -Fh (N CS \ VD <- =.. »- u ~ a.

Pl676-101 15 uppsättningar av basenheter 3, såsom exempelvis en enhet 9 som innesluter 6 basenheter, varvid enbart tre basenheter är aktiva upp inom ett visst amplitudområde och varvid samtliga 6 basenheter är aktiva då amplituden överstiger nämnda område.Pl676-101 sets of base units 3, such as for example a unit 9 enclosing 6 base units, only three base units being active up within a certain amplitude range and all 6 base units being active when the amplitude exceeds said range.

I Fig. 11 visas en ytterligare applikation enligt uppfinningen. Det visas ett underlag 6, t ex ett chassi, vilket är utsatt för vibrationer. Ovanpå detta fmns anordnat ett hölje 7, som fästs vid underlaget med hjälp av t ex skruv 27. Inuti höljet 7 och mellan dess centrala del och underlaget 6 finns anordnat en stavforrnig anordning 3 enligt uppfinningen. Den stavformiga anordningen 3 har spolen 2 ansluten till en laddningsregulator 8, som laddar ett batteri 22. Batteriet 22 driver ett kretskort 25, samt via en kortare ledning 24B är anslutet till en sensorenhet 23. I botten av höljet 7 fmns anordnat ett tätande lock 26, som tillsammans med höljet innesluter enheten 3. Sensom 23 kan utgöra iprincip vilken sensor som helst, t ex en temperaturgivare, eller en tryckgivare. Så snart underlaget 6 vibrerar (dvs. tex då motom är i gång om det rör sig om ett fordon) kommer enheten 3 att börja generera en växelspänning i enlighet med vad som tidigare beskrivits. Laddningsregulatom 8 kommer då att se till att batteriet 22 kontinuerligt laddas upp. Härigenom erhåller kretskortet 25 erforderlig ström för att kunna vara aktivt. Dessutom förmedlas genom kontakten 24A och ledningen 24B erforderlig ström till sensorenheten 23 så att även denna är aktiverad. Via samma förbindelse 24 kommer sensorn att sända mätvärden tillbaks till kretskortet 25. Utanpå höljet 7 finns anordnat en antenn/sändarenhet 29, som också drivs av batterienheten 22 och som emitterar signaler till en styrcentral/reglerenhet 28. Tack vare detta anordnande kan nian alltså helt och hållet undvika kablage mellan sensorenheten 23 och reglerenheten 28. Vid t ex stora fasta dieselmotorer kan det många gånger finnas över hundra temperaturgivare. Inte sällan uppstår driftsproblem hos dylika motorer pga. felindikation från någon eller några av sensorema, vilken felindikation ofta visar sig bero på problem med kablaget. Således innebär en lösning enligt uppfinningen att t ex problem av denna art på ett effektivt vis låter sig lösas. Även i många andra sammanhang är kablage oönskat, eftersom det är dyrt och innebär en felrisk som är relativt svår/omständlig att diagnostisera. Även i ett fordon vore det därför t ex en stor fördel att anordna enheter enligt principerna som beskrivits ovan, så att kablage till stor del kan elimineras.Fig. 11 shows a further application according to the invention. A base 6 is shown, for example a chassis, which is exposed to vibrations. Arranged on top of this is a housing 7, which is fastened to the base by means of, for example, a screw 27. Inside the housing 7 and between its central part and the base 6 there is arranged a rod-shaped device 3 according to the invention. The rod-shaped device 3 has the coil 2 connected to a charge regulator 8, which charges a battery 22. The battery 22 drives a circuit board 25, and via a shorter line 24B is connected to a sensor unit 23. A sealing cover 26 is arranged at the bottom of the housing 7. , which together with the housing encloses the unit 3. Sensor 23 can in principle be any sensor, for example a temperature sensor, or a pressure sensor. As soon as the ground 6 vibrates (ie eg when the engine is running in the case of a vehicle) the unit 3 will start generating an alternating voltage in accordance with what has been previously described. The charge controller 8 will then ensure that the battery 22 is continuously charged. As a result, the circuit board 25 receives the required current to be able to be active. In addition, through the contact 24A and the line 24B, the required current is transmitted to the sensor unit 23 so that this is also activated. Via the same connection 24, the sensor will send measured values back to the circuit board 25. An antenna / transmitter unit 29 is arranged on the outside of the housing 7, which is also driven by the battery unit 22 and which emits signals to a control center / control unit 28. Thanks to this arrangement and avoid avoid cabling between the sensor unit 23 and the control unit 28. With large fixed diesel engines, for example, there can often be more than a hundred temperature sensors. Not infrequently operating problems occur with such engines due to. error indication from one or more of the sensors, which error indication often turns out to be due to problems with the wiring. Thus, a solution according to the invention means that, for example, problems of this kind can be solved in an effective manner. Also in many other contexts, cabling is undesirable, as it is expensive and involves a risk of error that is relatively difficult / cumbersome to diagnose. Even in a vehicle, it would therefore be a great advantage to arrange units according to the principles described above, so that cabling can be largely eliminated.

I Fig. 12 visas ett modifierat utförande av en anordning enligt Fig. 11. Enheten är i princip likadan som beskrivits med anledning av Fig. 11. Dock föreligger den skillnad att det ej finns någon ledning/kablage mellan sensorenheten 23 och höljet 7. Istället finns en 10 15 20 25 30 u » - | ø v , , , ,, Pl676-101 16 mottagar-/sändarenhet 29” anordnad vid sensorenheten 23, vilken mottagar-/sändarenhet 29' sänder rnätinformation till sändar-/mottagarenheten 29 vid höljet 7. Mottagar- /sändarenheten 28 drivs enligt samma principer som mottagar-/sändarenheten 29 vid höljet, dvs. med hjälp av en egen spänningsgenererande enhet 3” som försörjer en laddningsregulator och batteri till kretskortet 25” som anordnas vid sensorenheten 23.Fig. 12 shows a modified embodiment of a device according to Fig. 11. The unit is in principle the same as described in connection with Fig. 11. However, there is the difference that there is no cable / wiring between the sensor unit 23 and the housing 7. Instead there is a 10 15 20 25 30 u »- | The receiver / transmitter unit 29 'arranged at the sensor unit 23, which receiver / transmitter unit 29' transmits network information to the transmitter / receiver unit 29 at the housing 7. The receiver / transmitter unit 28 is operated according to the same principles as the receiver / transmitter unit 29 at the housing, i.e. by means of a separate voltage generating unit 3 "which supplies a charge regulator and battery to the circuit board 25" which is arranged at the sensor unit 23.

Denna spänningsgenererande enhet 3 ' driver även delelementen ingående i sensorenheten 23. Således är samtliga enheter helt självförsörjande och kablage undvikes därmed helt och hållet.This voltage generating unit 3 'also drives the sub-elements included in the sensor unit 23. Thus, all units are completely self-sufficient and cabling is thus completely avoided.

Enligt en inriktning enligt uppfinningen kan en axiell mekanisk förspäriningslast med fördel balanseras med en radiell mekanisk förspänning och/eller en axiell tillskottsmagnetisering i syfte att maximera ändringen i magnetisering i stavelementet i relation till den mekaniska spänningscykeln. En optimal magnetoelastisk arbetspunkt kan genom denna åtgärd bibehållas inom ett betydligt större område av mekaniska lastsituationer.According to a focus according to the invention, an axial mechanical bias load can advantageously be balanced with a radial mechanical bias and / or an axial additional magnetization in order to maximize the change in magnetization in the rod element in relation to the mechanical stress cycle. An optimal magnetoelastic working point can by this measure be maintained within a much larger range of mechanical load situations.

Genom en radiell förspänning kan dessutom mer elektrisk energi utvinnas under den halvperiod av den mekaniska arbetscykeln där stavelementet egentligen skulle drivas med en axiell dragspänning (vilken är betydligt svårare att anbringa samt pga. av den vanligen låga draghållfastheten i stavelementet mer oägnad). Den radiella förspänningen kan t ex åstadkommas genom att omlinda stavelementet med en tråd, ﬁber eller dylikt vilken anbringas under en anpassad dragspänning. En ytterligare fördel med att ornspinna stavelementet med en lindning är att dess mekaniska integritet höjes och risken för delaminering i samband med laminerade stavelement väsentligen reduceras.In addition, a radial preload can extract more electrical energy during the half period of the mechanical work cycle where the rod element would actually be driven with an axial tensile stress (which is much more difficult to apply and due to the usually low tensile strength of the rod element more unsuitable). The radial bias can be achieved, for example, by wrapping the rod element with a wire, bead or the like which is applied under an adapted tensile stress. A further advantage of spinning the rod element with a winding is that its mechanical integrity is increased and the risk of delamination in connection with laminated rod elements is significantly reduced.

I Fig. 13 visas ett utförande av en stav 1 enligt uppfinningen som anordnats med en lindning 41 som har till uppgift att agera som radiell förspänningsenhet 40. Lämpligen är materialet i lindningen utfört i ett material med hög elasticitetsmodul och som är icke- ledande, t ex ett kompositmaterial innehållande kevlarﬁbrer.Fig. 13 shows an embodiment of a rod 1 according to the invention which is arranged with a winding 41 which has the task of acting as a radial biasing unit 40. Suitably the material in the winding is made of a material with a high modulus of elasticity and which is non-conductive, t eg a composite material containing kevlar ﬁ brer.

Tack vare denna radiella förspänning kan man förflytta det optimala arbetsområdet för en stav, vilket åskådliggörs i Fig. 14, som visar B-íältet på y-axeln och den axiella kraften som verkar på staven på x-axeln. Kurvan ot visar att det optimala arbetsområdet O., för en icke radiellt förspänd stav hamnar inom ett lägre axiellt kraftintervall i jämförelse med en radiellt förspänd stav, vilken representeras av kurva ß där det optimala arbetsintervallet Op 10 15 20 25 30 LT! Fx) -å (gel CD \O Pl676-10l 17 för staven ligger på en väsentligt högre kraﬁznivå avseende den axiella kraften FV som verkar på staven. Populärt kan detta uttryckas som att man med hjälp av den radiella förspänningen pressar upp de magnetiska dipolerna ﬁån område 1 i Fig. 2C till ornråde 2 i F ig. 2C. Man kan alltså med hjälp av den radiella förspänningen anpassa staven/systemet att bli lämpad/t för en viss arbetsoperation.Thanks to this radial bias, the optimal working range of a rod can be moved, as illustrated in Fig. 14, which shows the B-belt on the y-axis and the axial force acting on the rod on the x-axis. The curve ot shows that the optimum working range O., for a non-radially prestressed rod, falls within a lower axial force range in comparison with a radially prestressed rod, which is represented by curve ß where the optimal working range Op 10 15 20 25 30 LT! Fx) -å (gel CD \ O Pl676-10l 17 for the rod is at a significantly higher force avseende z level with respect to the axial force FV acting on the rod. area 1 in Fig. 2C to iron area 2 in Fig. 2C.

I Fig. 15 visas ett alternativt utförande för att åstadkomma radiell förspänning. Här visas att man använder en klämhylsa bestående av två hälfter 42, 43 som klärns åt med hjälp av gängtörband 44. Lämpligen användes en elastomer 45 mellan hylsförbandet 42, 43 och staven 1, i syfte att erhålla optimal elasticitet i den radiella förspänningen. Företrâdesvis användes även ﬁäderelement 44A i gängförbanden att erhålla optimal elasticitet i den radiella forspänningen.Fig. 15 shows an alternative embodiment for providing radial bias. Here it is shown that a clamping sleeve consisting of two halves 42, 43 is used which is clamped by means of threaded drying band 44. Preferably an elastomer 45 is used between the sleeve bandage 42, 43 and the rod 1, in order to obtain optimal elasticity in the radial prestress. Preferably, spring elements 44A are also used in the threaded joints to obtain optimal elasticity in the radial prestress.

I Fig. 16 visas ytterligare ett alternativ av en radiellt förspänd stav 1 där en hylsa 46 av lämpligt material utformats med en genomgående hålighet anpassad till stavens yttre diameter 1. I syfte att erhålla tillräcklig forspänning kyls staven 1 ner innan den förs in i den anpassade håligheten 46A, varefter önskad radiell förspänning åstadkommes när staven expanderat efter uppvärrrming till arbetstemperatur. Det kan även vara fördelaktigt att i samband med att staven positioneras i håligheten 46A ha vridit de magnetiska dipolerna till område 3 enligt Fig. 2C, så att även de magnetiska dipolerna bidrar till en reducering av diametern innan införandet i håligheten, vilket ytterligare ökar den radiella förspänningen.Fig. 16 shows a further alternative of a radially prestressed rod 1 where a sleeve 46 of suitable material is formed with a through-going cavity adapted to the outer diameter 1 of the rod. cavity 46A, after which the desired radial bias is achieved when the rod expands after heating to operating temperature. It may also be advantageous in connection with the rod to be positioned in the cavity 46A to have rotated the magnetic dipoles to area 3 according to Fig. 2C, so that also the magnetic dipoles contribute to a reduction of the diameter before insertion into the cavity, which further increases the radial the bias voltage.

I Fig. 17 visas ytterligare ett utförande i syﬁe att kunna erhålla radiell förspänning. Det visas att staven 1 är anordnad inuti ett hålrum 50, vilket är fyllt med en ﬂuid som kan trycksättas, lämpligen olja. F luiden innesluts av ett hölje 51 samt ett lock 52. När staven 1 komprimeras kommer dess diameter att vidgas något, vilket leder till ett ökat tryck p inuti ﬂuiden i hålrummet 50, Härigenom erhålles alltså automatiskt ett radiellt mottryck, enligt den önskade radiella förspännirigsprincipen Dessutom möjliggör systemet att ett externt tryck momentant kan appliceras i syfte att ytterligare förstärka den radiella förspäriningen medelst ﬂuiden.Fig. 17 shows another embodiment in order to be able to obtain radial bias. It is shown that the rod 1 is arranged inside a cavity 50, which is filled with an ﬂ uid which can be pressurized, suitably oil. The fluid is enclosed by a housing 51 and a lid 52. When the rod 1 is compressed, its diameter will widen slightly, which leads to an increased pressure inside the cavity 50, thus automatically obtaining a radial back pressure, according to the desired radial prestressing principle. enables the system that an external pressure can be momentarily applied in order to further strengthen the radial bias by means of ﬂ uiden.

I Fig. 18 visas ett föredraget utförande av en enhet 3 enligt uppfinningen. Det visas att staven 1 är anordnad med ett ﬂertal magneter 4, 5 som utgörs av stavformiga element. I det visade exemplet används sex stavformiga permanentmagneter 4, 5 som inbäddade i ett 10 15 20 25 30 P1676-101 18 hölje 47 anordnats symmetriskt med avseende på längdaxeln hos staven 1. Samtliga stavar anordnas med en och samma pol åt samma håll, så att ett jämnt fördelat magnetfält skapas i och runt om staven 1. Lämpligen anordnas även enheten 3 med någon form av magnetﬂödesutjämnande ”lock” (ej visat), i syfte att ytterligare utjämna magnetﬂödet i och kring staven 1. Det inses att antalet stavar kan varieras inom vida gränser liksom att olika kombinationer av olika slags stavar kan nyttjas i syfte att erhålla ett jämnt fördelat tält.Fig. 18 shows a preferred embodiment of a unit 3 according to the invention. It is shown that the rod 1 is arranged with a number of magnets 4, 5 which consist of rod-shaped elements. In the example shown, six rod-shaped permanent magnets 4, 5 are used which are embedded in a housing 47 arranged symmetrically with respect to the longitudinal axis of the rod 1. All rods are arranged with one and the same pole in the same direction, so that an evenly distributed magnetic field is created in and around the rod 1. Preferably, the unit 3 is also arranged with some form of magnet ﬂ fate-equalizing "lid" (not shown), in order to further equalize the magnet ﬂ fate in and around the rod 1. It will be appreciated that the number of rods may be varied within wide limits as well as that different combinations of different kinds of poles can be used in order to obtain an evenly distributed tent.

Uppﬁnningen är inte begränsad av det ovan angivna utan kan varieras inom ramarna för de efterföljande patentkraven. Det inses bl.a. att när man vill åstadkomma strömförsörjning till t ex elektronisk utrustning av varierande slag, som är placerad på ett sådant ställe (eller av amran anledning) att man inte vill använda kablage, kan derma uppﬁnning komma väl till pass. Anordningen kan anpassas inom vida gränser för att nyttiggöra mekaniskt oscillerande rörelser av mycket varierande slag, vilket gör den mycket användningsbar.The invention is not limited by the above but can be varied within the scope of the appended claims. It is realized i.a. that when you want to provide power to, for example, electronic equipment of various kinds, which is located in such a place (or for other reasons) that you do not want to use cabling, this invention can come in handy. The device can be adapted within wide limits to utilize mechanically oscillating movements of very varied kinds, which makes it very useful.

Anordningen kan med fördel användas att ladda laddningsbara batterier. I ett fordon skulle därför med fördel en stor mängd anordningar kunna anordnas, av varierande slag för olika slags arbetejfunktion.The device can be used to advantage to charge rechargeable batteries. In a vehicle, therefore, a large number of devices could advantageously be arranged, of varying kinds for different kinds of work function.

Anordningen kan t ex med fördel används där det är besvärligt att dra kabel för strömförsörjning och/eller kommunikation (t ex utbyte av mätinforrrration). För kommunikation kan man använda t ex Bluetooth för att sända rnätsignaler till ett centralt ställe (t ex i en bil) eller till andra enheter som ska ha informationen (maskin till maskin kommunikation). En bluetooth-krets kräver nämligen relativt lite effekt för att fungera, vilket gör att även små vibrationer kan räcka för att driva en sådan krets med hjälp av uppfinningen. Om man däremot monterar anordningen där det förekommer stora mekaniska krafter t ex vid en stötdämpare eller mellan en motor och ett chassi kan en stor strörn/spänning tillvaratas ur anordningen, så att den (en eller flera) då kan ersätta en konventionell generator, Det inses även att andra material med motsvarande goda magnetoelastiska egenskaper (beroende på vad man vill åstadkomma) kan användas som ”stav” i anordningen. Vidare inses att andra former än stav, kan användas för att nyttja uppfinningen. Därutöver inses att amorfa material med fördel kan nyttjas som stav i vissa situationer, bla. då mycket små svängningar föreligger. lO 15 5 3 6 9 §'; 5"; 3"; ._°'¿ f. .i "Iz » . » u u P1676-101 19 Det inses även att ﬂera ”tappningsställen” (olika antal varv) kan användas för att få önskad spänning ut ur en anordning. Det inses att uppfinningen inte begränsas av vad som ovan anförts. Således irises att en anordning enligt uppfinningen med fördel kan användas inom även andra mobila enheter än markbundna fordon T ex i ﬂygplan där mycket vibrationer förekommer finns en stor potential att kunna dra stora fördelar av uppfinningen Vidare inses att det inte nödvändigtvis måste vara resistiv last 8 som används utan även en kapacitiv och/eller induktiv last kan användas. Vidare inses att även om perrnanentmagneter är en föredragen lösning för den magnetiska förspänningen i stav 1, kan man med fördel kombinera med en spole, t ex genom att ha en spole som enbart drivs/kopplas in vid krafter över en viss nivå, i syfte att därigenom ytterligare optimera enheten Det inses även att många av fördelarna med uppfmningen kan erhållas helt utan användning av permanentmagneter, dvs. enbart med användning av elektromagnetism för att skapa H-fältet. -vv nThe device can, for example, be used to advantage where it is difficult to run a cable for power supply and / or communication (eg exchange of measurement information). For communication, you can use, for example, Bluetooth to send network signals to a central location (eg in a car) or to other devices that should have the information (machine to machine communication). Namely, a bluetooth circuit requires relatively little power to function, which means that even small vibrations can be sufficient to drive such a circuit with the aid of the invention. If, on the other hand, the device is mounted where there are large mechanical forces, for example at a shock absorber or between an engine and a chassis, a large current / voltage can be recovered from the device, so that it (one or more) can then replace a conventional generator. also that other materials with correspondingly good magnetoelastic properties (depending on what you want to achieve) can be used as a "rod" in the device. It is further understood that shapes other than rods may be used to utilize the invention. In addition, it is understood that amorphous materials can be used to advantage as a rod in certain situations, e.g. when there are very small fluctuations. lO 15 5 3 6 9 § '; 5 "; 3"; It will also be appreciated that ﬂ your “tapping points” (different number of turns) may be used to obtain the desired voltage out of a device. Thus, it is irises that a device according to the invention can be used to advantage in also mobile units other than ground-mounted vehicles. must be resistive load 8 which is used but also a capacitive and / or inductive load can be used. have a coil that is only driven / switched on at forces above a certain level, in order to thereby further optimize the unit It is also understood that many of the advantages of the invention can be obtained completely without the use of pe rmanent magnets, i.e. only using electromagnetism to create the H-field. -vv n

Claims

10 15 20 25 30 35 524 369 20 PATENT REQUIREMENTS

Method for increasing the efficiency when using a motor (7), preferably an internal combustion engine (7), which during operation generates vibrations, characterized in that a part of said vibrations is converted into electrical energy in a mechanoelectric converter (3). ), which mechanoelectric transducer (3) comprises a body (1) which is magnetically biased, and that said body (1) is arranged and dimensioned to undergo a substantial pressure variation during a working cycle, in order to overcome the additional brake ﬁ created by the the transducer induced the H-field, thereby enabling optimal label extraction.

A method according to claim 1, characterized in that said magnetic bias is achieved, at least in part, by means of permanent magnets (4, 5).

Method according to claim 2, characterized in that said magnetic bias in said body (1) is between 0.05-1.5 Tesla, preferably between 0.1-1.0 Tesla, more preferably about 0.5 Tesla .

Method according to claim 1 or 2, characterized in that said body acts cyclically under the influence of said vibrations and that the body (1) is thereby subjected to a mechanical stress cycle in the range 170 MPa, which preferably consists mainly of compressive stresses, wherein more preferably said stress cycle is substantially in the range of 0-100 MPa.

5.. Method according to claim 1 or 2, characterized in that said electrical energy is at least partially returned to a system where said motor (7) is included.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said vibrations are in a range of 5-50000 Hz, preferably above 10 Hz, and more preferably above 50 Hz.

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said mechanical prestressing is effected by means of a housing unit (9) inside which said body (1) is prestressed, 524 569 21

Method according to any one of the preceding claims, characterized in that said housing unit has an ellipsoidal shape and that said body (1) is arranged so that its longitudinal axis coincides with the longitudinal axis (1) of the housing unit.

System unit comprising at least one vibration generating unit (7), characterized in that a mechanoelectric transducer (3) is arranged in said system unit for receiving at least a part of the vibrations generated by said vibration generating unit (7) and that said mechanoelectric converter (3) has a coil (2) with at least one socket (2A, 2B) which is directly or indirectly connected to at least one electricity-consuming, electricity-storing or electricity-converting unit (8), said mechanoelectric transducer (3) comprising a body (1), is arranged and dimensioned to undergo a substantial pressure variation during a working cycle, in order to overcome the additional braking force created by the H-field induced in the converter (3) and thereby enable an optimal power output.

System unit according to claim 9, characterized in that said mechanoelectric transducer (3) comprises a body (1) whose magnetoelastic coupling factor, k33, is between 0.1-1.0, preferably greater than 0.4 and more preferably larger than 0.6.

System unit according to claim 9, characterized in that the curie temperature of said body (1) is between 150-1000 ° C, preferably at least 200 ° C and more preferably at least 250 ° C.

System unit according to any one of the preceding claims, characterized in that said body (1) is formed as a rod around which said coil (2) is arranged and that at least two permanent magnets (4, 5) are arranged at said body (1), said magnets (4, 5) preferably being arranged in the form of rods extending substantially parallel to the longitudinal axis of the body.

13. A system unit according to claim 11, characterized in that said permanent magnet develops between 10-100 kA / m, preferably 30-70 kA / m, more preferably about 50 kA / m.

System unit according to any one of the preceding claims, characterized in that said body (1) is provided with a bias in the form of compressive force. 10 15 20 25 30 35 369 22 524

A system unit according to any one of the preceding claims 9-14, characterized in that the system constitutes a vehicle.

A system unit according to claim 13, characterized in that said vibration generating unit is constituted by an internal combustion engine.

System unit according to claim 13, characterized in that said body (1) is located in a device (9) which at least partially also fulfills the function as an engine cushion.

System unit according to claims 9 and 12, characterized in that said rod (1) is arranged inside a housing unit (9).

System unit according to claim 18, characterized in that said housing unit (9) has a greater extent in at least one joint in a longitudinal plane (1) which is arranged perpendicularly in relation to a transverse direction (t), and that said rod is arranged parallel with said longitudinal plane (l).

System unit according to claim 14, characterized in that said bias is arranged in axial direction against said body (1).

System unit according to claim 14, characterized in that said bias voltage is applied in radial direction to said body (1).

A system unit according to claim 14, characterized in that said bias is applied in both axial and radial direction to said body (1).

System unit according to claim 21, characterized in that said radial bias is arranged by means of an elastic member (40) which is applied around the body (1).

System unit according to claim 23, characterized in that said elastic means comprise some form of wire / fiber (4) which extends substantially circumferentially around the body (1).

System unit according to claim 23, characterized in that said elastic means constitute a kind of sleeve (42, 43, 46) which is applied to the body (1) by means of crimping and / or bandages (44). (51 ha -lh UJ Cm xD 23

26. A system unit according to claim 21, characterized in that said radial preload is arranged by means of an ﬂ uid, preferably hydraulically.