FI123941B - Energiankerääjärakenne ja -menetelmä - Google Patents

Energiankerääjärakenne ja -menetelmä Download PDF

Info

Publication number
FI123941B
FI123941B FI20105929A FI20105929A FI123941B FI 123941 B FI123941 B FI 123941B FI 20105929 A FI20105929 A FI 20105929A FI 20105929 A FI20105929 A FI 20105929A FI 123941 B FI123941 B FI 123941B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
energy collector
energy
collector structure
cvj
mems
Prior art date
Application number
FI20105929A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20105929A (fi
FI20105929A0 (fi
Inventor
Heikki Seppae
Original Assignee
Murata Electronics Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Electronics Oy filed Critical Murata Electronics Oy
Publication of FI20105929A0 publication Critical patent/FI20105929A0/fi
Priority to FI20105929A priority Critical patent/FI123941B/fi
Priority to JP2013526523A priority patent/JP6042812B2/ja
Priority to EP11823119.0A priority patent/EP2614582B1/en
Priority to CN201180053630.XA priority patent/CN103493357B/zh
Priority to EP11823120.8A priority patent/EP2614583B1/en
Priority to KR1020137008615A priority patent/KR101854590B1/ko
Priority to SG2013015102A priority patent/SG188335A1/en
Priority to CN201180043060.6A priority patent/CN103168417B/zh
Priority to US13/821,295 priority patent/US9647577B2/en
Priority to JP2013526524A priority patent/JP6095119B2/ja
Priority to KR1020137008729A priority patent/KR20130135846A/ko
Priority to SG2013015128A priority patent/SG188337A1/en
Priority to PCT/FI2011/050768 priority patent/WO2012032221A1/en
Priority to PCT/FI2011/050769 priority patent/WO2012032222A1/en
Publication of FI20105929A publication Critical patent/FI20105929A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI123941B publication Critical patent/FI123941B/fi

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A43B3/35—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with electric heating arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43B—CHARACTERISTIC FEATURES OF FOOTWEAR; PARTS OF FOOTWEAR
    • A43B3/00—Footwear characterised by the shape or the use
    • A43B3/34—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements
    • A43B3/38—Footwear characterised by the shape or the use with electrical or electronic arrangements with power sources
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60C—VEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C23/00—Devices for measuring, signalling, controlling, or distributing tyre pressure or temperature, specially adapted for mounting on vehicles; Arrangement of tyre inflating devices on vehicles, e.g. of pumps or of tanks; Tyre cooling arrangements
    • B60C23/02—Signalling devices actuated by tyre pressure
    • B60C23/04—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre
    • B60C23/0408—Signalling devices actuated by tyre pressure mounted on the wheel or tyre transmitting the signals by non-mechanical means from the wheel or tyre to a vehicle body mounted receiver
    • B60C23/041—Means for supplying power to the signal- transmitting means on the wheel
    • B60C23/0411—Piezoelectric generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/22—Methods relating to manufacturing, e.g. assembling, calibration
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/304—Beam type
    • H10N30/306—Cantilevers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/42—Piezoelectric device making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

Energiankerääjärakenne ja -menetelmä
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen energiankerääjärakenne.
5
Keksinnön kohteena on myös menetelmä energian keräämiseksi.
Useissa langattomissa laitteissa energian saaminen on noussut keskeiseen asemaan. Tärinää sisältäviin kohteisiin on kehitetty pietsopohjaisia ratkaisuja, 10 mutta niiden kestoikä on huono. MEMSiä on pidetty lupaavana ratkaisuna, mutta niiden kyky energian keräämiseen on pienen koon vuoksi huono.
Tunnetaan myös RFID-tekniikkaan perustuvia ratkaisuja, mutta näissä laitteistokokoonpano on kallis. Auton renkaista tunnetaan myös induktioon 15 perustuvia ratkaisuja, mutta näiden kestävyys erittäin mekaanisesti kuormittavassa ympäristössä on ollut huono. Autojen renkaiden paineenmittauksessa on käytetty myös paristoja sähköisen paineanturin ja sen lähettimen yhteydessä, mutta tämän ratkaisun ongelma on toistuva paristojen vaihtotarve.
20 Tässä keksinnössä tuodaan esiin menetelmä energian keräämiseen, joka soveltuu erityisen hyvin auton renkaisiin. Menetelmä perustuu pieneen tappiin, joka saadaan värähtelemään, kun rengas taipuu osuessaan maahan. Tyypillisesti tapin toinen pää on vulkanoitu kiinni renkaaseen sen ulkovaipan sisäpintaan. Tapin I päässä on joko MEMS kiihtyvyysanturi tai pietsoelementti, joka pystyy keräämään g 25 energiaa kiihtyvyydestä. Kun auton rengas saapuu tien pintaan, tapahtuu g renkaassa äkillisesti useiden kymmenien asteiden kulmamuutos, joka on x riippuvainen rengaspaineesta. Kulmanmuutoksen seurauksena tappi taipuu ja
CL
lähtee värähtelemään. Tapin päässä oleva MEMS- tai pietsokerääjään kohdistuu CT) σ> periodinen kiihtyvyys kunnes vaimennus tuhoaa värähtelyn.
° 30 o
CNJ
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle energiankerääjälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
2
Keksinnön mukaiselle menetelmälle puolestaan on tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 12 tunnusmerkkiosassa.
Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja.
5
Keksintö tarjoaa halvan ja huoltovapaan paineanturin esimerkiksi autonrengasta varten. Laskelmat osoittavat, että järjestelyillä saadaan helposti yli 1 mW:n teho, joka on jopa 10 kertaa suurempi kuin elektroniikan vaatima teho. Menetelmän yksi edullinen sovellus on ajoneuvojen rengaspaineen monitorointi, mutta tietysti sitä 10 voi käyttää muihinkin sovellutuksiin. Tässä menetelmässä keskitytään siihen, että jousi varastoi energian ensin, mutta voidaan tietysti ajatella, että kiihtyvyyden kautta energiaa sitoutuu ensin massaan. Tämä avaa menetelmälle tietysti useampia sovellutuskohteita. Toimintaperiaate toimii renkaiden lisäksi esimerkiksi kengissä ja telamatoissa, joten sitä voidaan käyttää esimerkiksi moottorikelkkojen 15 telojen yhteydessä telan kunnon tai lumen ominaisuuksien monitorointiin.
Keksintöä ryhdytään seuraavassa tarkastelemaan oheisten kuvioiden mukaisten suoritusesimerkkien avulla, joissa kuvio 1 esittää lohkokaaviona yhtä keksinnön mukaista energiankerääjää, kuvio 2 esittää kuvion 1 lohkokaaviota yksityiskohtaisemmin, ja 20 kuvio 3 esittää yhtä keksinnön sovellusta auton renkaan yhteydessä, o 5 Kuvion 1 mukaisesti keksintö muodostuu energian kerääjästä 1, joka on
CNJ
ck yhteydessä sähköenergiaa tarvitsevaan elektroniikkaan 2.
o i ° Kuvion 2 mukaisesti energiankerääjä käsittää tyypillisesti MEMS-elementin 3,
X
£ jonka sijaiskytkentä on kondensaattori. Käytännössä tämän kondensaattorin g> 25 kapasitanssi muodostuu kiinteästä elektrodista ja tämän lähelle sijoitetusta o g sauvavärähtelijästä, joka muodostaa kondensaattorin toisen elektrodin. Näiden ^ kahden elektrodin välille muodostetaan biasjännite (esijännite), jolloin värähtelevä palkki tuottaa vaihtosähköenergiaa napojensa välille. Biasjännite voidaan muodostaa pariston, pietsoelementin tai ns. build-in ilmiön avulla, jolloin kahden 3 eri materiaalin välille syntyy tyhjössä jännite. Tämä sähköenergia tasasuunnataan tasasuuntaajalla 4 ja syötetään elektroniikkapiiriin 2, joka käsittää mittauselektroniikan 5 antureineen 7 ja lähetyselektroniikan 6, johon on kytketty lähetysantenni 8. Anturi 7 on tyypillisesti paineanturi.
5 Elementti 3 voidaan korvata myös petsoelementillä, joka voi olla sijoitettu joko myöhemmin kuvatun tapin 10 päähän tai sen ympärille.
Kuvion 3 mukaisesti renkaaseen 12 on kiinnitetty lyhyehkö tappi 10 renkaan ulkovaipan sisäpinnalle 11, siis renkaan 12 paineistettuun sisätilaan. Tappi 10 on kiinnitetty sopivalla ankkurilla 9 pintaan 11. Jos tapin 10 ominaistaajuus on 10 riittävän pieni, tapin 10 massa pysyy renkaan taipuessa paikallaan, jolloin jousi siirtää muutosenergian tapin jousivakioon. Muutoksen jälkeen tappi 10 alkaa värähdellä ominaistaajuudellaan. Tapin 10 päähän on laitettu normaali MEMS energian kerääjä 1, 2. Myös paineanturi 7 on edullista olla tapin päässä, massa kasvattamiseksi. Jos tapin 10 Q-arvo on riittävän suuri (usein jopa 1000), energia 15 keräytyy pelkästään MEMS:in 3 kautta sähköiseen muotoon. MEMS:issä 3 pitää lisäksi olla esimerkiksi pietso-elementti esijännitteen muodostamista varten, jotta MEMS 3 toimisi energian kerääjänä. Jos kuitenkin MEMS:issä oleva rako on hyvin pieni, voidaan pietso eliminoida, koska usein ns. build-in jännite synnyttää jännitteen raon yli. Myös paristoa voidaan käyttää biasjännitteen 20 muodostamiseksi. Tällöin paristo on hyvin pitkäikäinen, koska bias-jännite ei käytännössä kuormita paristoa lainkaan.
0 Tässä hakemuksessa termillä ’’tappi” tarkoitetaan pitkänomaista sauvamaista o rakennetta, jonka maksimihalkaisija on selvästi sen pituutta pienempi.
i O) o 25 Matemaattinen analyysi
CC
CL
Jos renkaan 12 taipuma on riittävän nopea suhteessa tapin 10 ominaistaajuuksiin, σ> se kääntyy kulman cp verran, joka riippuu oleellisesti auton painosta ja o 5 rengaspaineesta. Päässä olevan massan kannalta tämä tarkoittaa siirtymää xA.
CM
Tappiin 10 varastoitunut energia on tässä tapauksessa 4 E = — kx2A = — τη(ύ2χ2Α 2 2 missä k on tapin jousivakio, ω sen ominaistaajuus ja m sen massa.
Siirtymä saadaan lausuttua tapin pituuden £ , ja kulman φ avulla, joka kuvaa kaarevuuden muutosta renkaan osuttua tien pintaan. Voimme antaa siirtymän 5 muodossa xA = ^tancp
Kulma φ voidaan lausua jäljen 2h , ja renkaan säteen r avulla . h φ = arcsm — r eli saamme „„ . h . h .h 10 χΛ =£ tan arcsm — = £—. « £ — r rjl-(h/rf r
Nyt voimme antaa kokonaisenergian muodossa Ε = -ηιω2£2(-^\ 2 v
Oletetaan, että matka pyöreästä renkaasta tasaiseen tapahtuu, kun pyörä siirtyy kulman cpm verran. Tästä voimme laskea tähän siirtymään liittyvän ajan.
o 15 Ar = -^- 8 o Koska muutosvaiheessa massan tulee pysyä paikallaan, jotta renkaan pinnan o kääntyminen siirtyisi jousienergiaksi, saamme ehdon tapin mekaaniselle | resonanssitaajuudelle.
CD
C\J V
o ω < 2π —— S «p m δ 00 20 Jos käytämme tätä raja-arvotaajuutta, saamme maksimienergian muotoon 5 „ . 2 1 l( th t Ε = Λπ —mvn —t— 2 β Γ2φ V Ym y
Energiaa saadaan kaksi kertaa kierrokselta, joten toistotaajuus on / = - πr 5 Nyt voimme lausua keskimääräisen tehon muodossa π Λ Va( Λ 1 2 P = 4π— -7- -mv ' [qy2 J 2
Jos oletamme, että massa m = 0.002 kg, nopeus va=50 km/h, tapin pituus i = 0.01 m, pyörän säde r = 0.30 m ja jäljen kokonaispituus 2h = 0A m ja 10 taittumiskulma (pm=0.03 rad, saamme tehoksi P = 0.4 W. Käytännössä teho on tietysti pienempi, koska emme voi mitoittaa tapin resonanssitaajuutta liian suureksi. Toisaalta MEMS-elementti 3 ei välttämättä pysty keräämään koko tappiin sitoutunutta energiaa. Kuitenkin tämän tyyppisen tapin tai sauvan 10 hyvyysluku voi olla jopa 1000, joten MEMS-elementti 3 kuormittaa värähtelyä siten, että 15 hyvyysluku määräytyy MEMSin energian keräyksestä. Jos ajattelemme, että ominaistaajuus mitoitetaan n. 10 kertaa maksimitaajuutta pienemmäksi, saadaan tehoksi n. 4 mW. Tyypillisesti auton renkaan paine-anturointi edellyttää n. 0.1 δ mW:n tehon, joten menetelmä on riittävä tähän sovellukseen.
CM J
i O) o o 20 Keksinnön pääasiallisin sovellus on energian keräämiseen renkaasta. Tietysti | kaikissa niissä sovellutuksissa, missä on tärinää tai rakenteen taipumista, voidaan σι menetelmää käyttää. Auton renkaassa voidaan myös paine mitata tapin 10 Q- jo arvon avulla, joka on suoraan verrannollinen renkaan 12 paineeseen. Valitettavasti o myös kosteus vaikuttaa tulokseen. Tapin 10 heiluntaa joudutaan ehkä 25 rajoittamaan, jotta se kestää. Menetelmän etuna on tietysti se, että taipuminen sinällään ei riipu auton nopeudesta kuten kiihtyvyys. Keksintö mahdollistaa 6 sellaisen ratkaisun, mikäli kiihtyvyys ei suoranaisesti näy tapin poikittaisessa liikkeessä, jossa saadaan kestävä rakenne, joka samalla pystyy keräämään energiaa myös pienillä nopeuksilla.
5 Kestävyyttä voidaan parantaa siten, että tappi 10 koskettaa kevyesti kumiin ja näin suureen liikkeeseen kohdistuu vaimennusta. Myös maksimi-amplitudia voidaan vaimentaa tällä menetelmällä. Jos jousi on jäykkä, massa seuraa taipumista, jolloin tappiin kohdistuu vähemmän vääntöä parantaen tapin kestävyyttä. On tietysti oleellista, että tapista 10 ei yritetä kerätä energiaa yhtään enempää kuin on 10 välttämätöntä, kestävyyden maksimoimiseksi.
o δ
CNJ
O) o o
X
cc
CL
σ>
CNJ
O)
LO
O
δ
CNJ

Claims (22)

1. Toistuvasti deformoituvaan tai kääntyvään alustaan (11) yhdistetty energiakerääjärakenne (10), jolloin energiakerääjärakenne (10) on sauvamainen, energiakerääjärakenne (10) on yhdistetty alustaan (11) olennaisen jäykästi, energiakerääjärakenteeseen (10) on yhdistetty energiakerääjä (3) mekaanisen energian muuttamiseksi sähköenergiaksi, sauvamainen energiakerääjärakenne (10) on sauvamainen radiaalisessa suunnassa määriteltynä kohtisuorassa suunnassa alustan (11) jäljen suuntaiseen tangenttiin nähden, tunnettu siitä, että sauvamaisen energia kerääjä rakenteen (10) päässä on MEMS-muunnin.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen energiakerääjärakenne, tunnettu siitä, että energiakerääjärakenne (10), on yhdistetty niin jäykästi alustaan (11), että energiakerääjärakenteen (10) oma resonanssitaajuus määrää vähintään 50 %:sesti kokonaisresonanssitaaj uuden.
3. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että energiakerääjärakenne (10) on sähkömekaaninen muunnin kuten MEMS.
4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että alusta (11) autonrenkaan (12) ulkokehän sisäpinta (11). co
5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), οό tunnettu siitä, että alusta (11) on kenkä, cp O)
6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), £ tunnettu siitä, että energiakerääjä on MEMS-elementti (3) varustettuna biases jännitteellä. CVJ O) m o δ CVJ
7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että bias-jännite on toteutettu pietso-elementillä.
8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että bias-jännite on toteutettu sopivalla materiaaliparilla.
9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että energiakerääjä (3) varustettuna on pietso-elementti.
10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että mittauselektroniikka (2) on integroitu energiakerääjä (3).
11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen energiakerääjärakenne (10), tunnettu siitä, että lähetyselektroniikka (6) on integroitu energiakerääjä (3).
12. Menetelmä toistuvasti deformoituvan tai kääntyvän alustan (11) energian keräämiseksi, jossa menetelmässä käytetään energiakerääjärakennetta (10), johon on yhdistetty energiakerääjä (3) mekaanisen energian muuttamiseksi sähköenergiaksi, jossa menetelmässä käytetään sauvamaista, alustaan (11) olennaisen jäykästi yhdistettyä energiankerääjärakennetta, joka sauvamainen energiakerääjärakenne (10) on sauvamainen radiaalisessa suunnassa määriteltynä kohtisuorassa suunnassa alustan (11) jäljen suuntaiseen tangenttiin nähden, tunnettu siitä, että energiankerääjärakenteen päässä on MEMS-muunnin.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiakerääjärakenne (10), yhdistetään niin jäykästi alustaan (11), että M energiakerääjärakenteen (10) oma resonanssitaajuus määrää vähintään 50 %:sesti o kokonaisresonanssitaajuuden. i CO o
^ 14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-13 mukainen menetelmä, tunnettu ^ siitä, että energia kerääjä rakenteena (10) käytetään sähkömekaanista muunninta X £ kuten MEMS:iä. CD c\j ίο
15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-14 mukainen menetelmä, tunnettu o ^ siitä, että alustana (11) käytetään autonrenkaan (12) ulkokehän sisäpintaa (11). CVJ
16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alustana (11) käytetään kenkää.
17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiakerääjä käytetään MEMS-elementtiä (3) varustettuna bias-jännitteellä.
18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että bias-jännite on toteutettu pietso-elementillä.
19. Patenttivaatimuksen 17 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että bias-jännite on toteutettu sopivalla materiaaliparilla.
20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-19 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että energiakerääjänä (3) käytetään pietso-elementtiä.
21. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-20 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittauselektroniikka (2) on integroitu energiakerääjään (3).
22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 12-21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähetyselektroniikka (6) on integroitu energiakerääjään (3). co δ CvJ co cp o CvJ X X Q. o CvJ O m o δ CvJ
FI20105929A 2010-09-07 2010-09-07 Energiankerääjärakenne ja -menetelmä FI123941B (fi)

Priority Applications (14)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105929A FI123941B (fi) 2010-09-07 2010-09-07 Energiankerääjärakenne ja -menetelmä
SG2013015102A SG188335A1 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Power collector structure and method
US13/821,295 US9647577B2 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Power collector structure and method
CN201180053630.XA CN103493357B (zh) 2010-09-07 2011-09-07 能量采集器及其矩阵、矩阵***和模块、轮胎和鞋类
EP11823120.8A EP2614583B1 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Energy harvesting / tire pressure, temperature and tire data transmitter
KR1020137008615A KR101854590B1 (ko) 2010-09-07 2011-09-07 집전 구조체 및 방법
JP2013526523A JP6042812B2 (ja) 2010-09-07 2011-09-07 集電装置構造及び方法
CN201180043060.6A CN103168417B (zh) 2010-09-07 2011-09-07 集电器结构及方法
EP11823119.0A EP2614582B1 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Power collector structure and method
JP2013526524A JP6095119B2 (ja) 2010-09-07 2011-09-07 エネルギー収穫／タイヤ圧、温度、及びタイヤデータ送信器
KR1020137008729A KR20130135846A (ko) 2010-09-07 2011-09-07 에너지 수확/타이어 압력, 온도 및 타이어 데이터 송신기
SG2013015128A SG188337A1 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Energy harvesting / tire pressure, temperature and tire data transmitter
PCT/FI2011/050768 WO2012032221A1 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Power collector structure and method
PCT/FI2011/050769 WO2012032222A1 (en) 2010-09-07 2011-09-07 Energy harvesting / tire pressure, temperature and tire data transmitter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20105929 2010-09-07
FI20105929A FI123941B (fi) 2010-09-07 2010-09-07 Energiankerääjärakenne ja -menetelmä

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20105929A0 FI20105929A0 (fi) 2010-09-07
FI20105929A FI20105929A (fi) 2012-03-08
FI123941B true FI123941B (fi) 2013-12-31

Family

ID=42829666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20105929A FI123941B (fi) 2010-09-07 2010-09-07 Energiankerääjärakenne ja -menetelmä

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9647577B2 (fi)
EP (1) EP2614582B1 (fi)
JP (2) JP6042812B2 (fi)
KR (1) KR101854590B1 (fi)
FI (1) FI123941B (fi)
SG (1) SG188335A1 (fi)
WO (1) WO2012032221A1 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5571206B1 (ja) * 2013-02-05 2014-08-13 株式会社ブリヂストン 電磁式発電機の装着方法及び電磁式発電機内蔵タイヤ
US11791748B2 (en) 2019-07-24 2023-10-17 Tdk Corporation Smart wheel energy harvester
JP2022093421A (ja) 2022-04-19 2022-06-23 雄三 安形 発電機能付きタイヤ及びそれを装着した車両

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU536679B2 (en) * 1979-11-27 1984-05-17 Imperial Clevite Inc. Vibrating transducer power supply in abnormal tire condition warning systems
JPH1092895A (ja) * 1996-09-17 1998-04-10 Kokusai Electric Co Ltd 搬送用可動機構体、搬送用リニアガイド及び搬送用ボールネジ
JPH1198868A (ja) * 1997-09-12 1999-04-09 Terumo Corp 静電型発電装置
JPH11341837A (ja) * 1998-05-28 1999-12-10 Nippon Soken Inc 圧電型電源装置
JP2001308405A (ja) * 2000-04-21 2001-11-02 Suzuki Sogyo Co Ltd 圧電素子ユニット
JP4147784B2 (ja) * 2001-10-09 2008-09-10 富士通株式会社 角速度センサ
JP2003209980A (ja) * 2001-11-12 2003-07-25 Jigyo Sozo Kenkyusho:Kk 振動型発電装置
JP2003164169A (ja) * 2001-11-20 2003-06-06 Michio Tsujiura ベルト圧電発電機
JP2003233894A (ja) 2002-02-07 2003-08-22 Jigyo Sozo Kenkyusho:Kk 車両報知装置及び車両検出システム
WO2003096444A2 (en) 2002-05-13 2003-11-20 University Of Florida Resonant energy mems array and system including dynamically modifiable power processor
US7285868B2 (en) * 2002-07-25 2007-10-23 Kitchener Clark Wilson Apparatus and method for energy generation within a tire
DE10259056A1 (de) 2002-12-17 2004-09-02 Enocean Gmbh Verfahren der Energieerzeugung für rotierende Teile und damit betriebener Funksensor
JP2005086859A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Hitachi Ltd 圧電発電装置およびセンサシステム
JP2005130624A (ja) * 2003-10-24 2005-05-19 Hitachi Ltd 発電装置および発電方法
EP1700351B1 (en) 2003-12-29 2007-10-03 Pirelli Tyre S.p.A. Method and system for generating electrical energy within a vehicle tyre
JP2005312269A (ja) 2004-04-26 2005-11-04 Nec Corp 振動による発電方法および振動式発電機および振動式発電装置
US7353720B2 (en) * 2004-07-09 2008-04-08 Michelin Recherche Et Technique, S.A. Bridge patch for electromechanical transducer elements in tire assemblies
US7138911B2 (en) * 2004-08-04 2006-11-21 Michelin Recherche Et Technique S.A. Power conversion from piezoelectric source with multi-stage storage
JP4596240B2 (ja) * 2004-08-11 2010-12-08 横浜ゴム株式会社 発電装置及びこれを備えたタイヤ
DE102005000996A1 (de) 2005-01-07 2006-07-20 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul sowie Luftreifen mit Reifenmodul
DE102005038090A1 (de) * 2005-08-11 2007-02-15 Hilti Ag Werkzeugmaschine mit Eindringtiefenmessung für Werkzeuge
JP2007202381A (ja) * 2005-12-28 2007-08-09 Usc Corp 発電装置
US7576856B2 (en) * 2006-01-11 2009-08-18 Baker Hughes Incorporated Method and apparatus for estimating a property of a fluid downhole
WO2007099159A1 (de) * 2006-03-02 2007-09-07 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul mit piezoelektrischem wandler
DE102007010780B4 (de) 2006-03-02 2016-01-28 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler
DE102007010781A1 (de) 2006-03-02 2007-12-06 Continental Teves Ag & Co. Ohg Betriebsdatenerfassungssystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Ermittlung eines Diagnoseparameters für ein Kraftfahrzeug
JP4830592B2 (ja) 2006-04-05 2011-12-07 株式会社村田製作所 圧電発電装置
ES2478217T3 (es) * 2006-06-22 2014-07-21 Cooper Tire & Rubber Company Generación de potencia remota magnetoestrictiva/piezoeléctrica, batería y método
DE102006037692A1 (de) * 2006-08-11 2008-02-14 Robert Bosch Gmbh Schaltungsmodul
US20080074002A1 (en) 2006-09-26 2008-03-27 Shashank Priya Piezoelectric energy harvester
KR100817319B1 (ko) 2006-11-01 2008-03-27 한국과학기술연구원 이동형 기기의 전력 발생장치 및 이를 구비한자가발전시스템
US20120267982A1 (en) * 2006-12-22 2012-10-25 The Regents Of The University Of California Non-contact mechanical energy harvesting device and method utilizing frequency rectification
DE102008012659B4 (de) * 2007-04-16 2019-02-21 Continental Teves Ag & Co. Ohg Reifenmodul mit piezoelektrischem Wandler
JP5316533B2 (ja) * 2008-04-01 2013-10-16 株式会社村田製作所 圧電発電装置
JP2009273339A (ja) * 2008-04-30 2009-11-19 Seratech:Kk 圧電発電装置
GB2459685A (en) 2008-04-30 2009-11-04 Silicon Sensing Systems Ltd Energy or power generation from centrifugal force
CN101584511A (zh) 2008-05-21 2009-11-25 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 鞋
US8035462B2 (en) 2008-06-18 2011-10-11 Seiko Epson Corporation Resonant circuit, method of producing same, and electronic device
JP5237705B2 (ja) * 2008-06-24 2013-07-17 パナソニック株式会社 発電デバイス
DE102008056127A1 (de) 2008-11-06 2010-06-10 Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Elektromechanischer Energiewandler zur Erzeugung von elektrischer Energie aus mechanischen Bewegungen
NO20091775L (no) * 2009-05-05 2010-11-08 Sinvent As Energihoster
FI20096034A (fi) 2009-10-08 2011-04-09 Vti Technologies Oy Menetelmä ja järjestelmä energian keräämiseksi
DE102010007008B4 (de) * 2010-02-05 2017-08-10 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Überwachen der Belastung von Fahrzeugreifen

Also Published As

Publication number Publication date
FI20105929A (fi) 2012-03-08
SG188335A1 (en) 2013-04-30
JP2013539339A (ja) 2013-10-17
KR101854590B1 (ko) 2018-05-04
JP6042812B2 (ja) 2016-12-14
JP2013541312A (ja) 2013-11-07
US9647577B2 (en) 2017-05-09
EP2614582B1 (en) 2017-03-22
CN103168417A (zh) 2013-06-19
US20130229089A1 (en) 2013-09-05
KR20130097203A (ko) 2013-09-02
EP2614582A4 (en) 2014-09-03
FI20105929A0 (fi) 2010-09-07
WO2012032221A1 (en) 2012-03-15
EP2614582A1 (en) 2013-07-17
JP6095119B2 (ja) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7415874B2 (en) Method and system for generating electrical energy within a vehicle tyre
Lee et al. Development of a piezoelectric energy harvesting system for implementing wireless sensors on the tires
Kubba et al. A comprehensive study on technologies of tyre monitoring systems and possible energy solutions
Roundy et al. Energy harvester for rotating environments using offset pendulum and nonlinear dynamics
Esmaeeli et al. Design, modeling, and analysis of a high performance piezoelectric energy harvester for intelligent tires
Wang et al. Magnetic flap-type difunctional sensor for detecting pneumatic flow and liquid level based on triboelectric nanogenerator
CN1486256A (zh) 通过无线电链路获取动态物理过程数据的方法和设备
US8049515B2 (en) Silicon MEMS resonators
FI123941B (fi) Energiankerääjärakenne ja -menetelmä
US20080202657A1 (en) Arrangement for Pressure Measurement
US8878421B2 (en) Energy harvesting/tire pressure, temperature and tire data transmitter
Ramírez et al. Energy harvesting for autonomous thermal sensing using a linked E-shape multi-beam piezoelectric device in a low frequency rotational motion
Grzybek et al. Piezoelectric beam generator based on MFC as a self-powered vibration sensor
Yi et al. A passive wireless acceleration sensing system based on patch antenna and FMCW radar
EP2614583B1 (en) Energy harvesting / tire pressure, temperature and tire data transmitter
GB2459685A (en) Energy or power generation from centrifugal force
CN107576816B (zh) 一种风速风向监测装置
CN103168417B (zh) 集电器结构及方法
Singh et al. Piezoelectric vibration-based energy harvesters for next-generation intelligent tires
Wang et al. SansEC temperature sensor for tire safety monitoring application
Wang et al. Harvesting Vibration Energy
Nesser et al. Harvesting mechanical energy by means of MEMS-based electrostrictive microgenerators
WO2013171376A1 (en) Energy collector structure and method
Patil et al. Microcantilever‐Based Nano‐Electro‐Mechanical Sensor Systems: Characterization, Instrumentation, and Applications

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: VTI TECHNOLOGIES OY

Free format text: VTI TECHNOLOGIES OY

PC Transfer of assignment of patent

Owner name: MURATA ELECTRONICS OY

FG Patent granted

Ref document number: 123941

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed