[发明专利]用于在旋转系统中产生能量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在旋转系统中产生电能的装置，用于给系统中的电元件提供电流，具有作用于系统上的外力，所述外力作用于系统中压电激活的能量变换器上，由此产生电能，并且具有电路，用于处理产生的电能并传导电能到元件上。

背景技术

由DE 603 10 104 T2已知这种装置。在这里在轮胎或充气轮胎内部设置压电元件和用于与压电元件接触的操纵质量和控制电路，它与压电元件处于电连接。该操纵质量用于使压电元件偏转作为外力的结果，它们在使用中作用于操纵质量，用于产生电荷。这个电荷或电能由控制电路供元件使用。

缺陷是，压电元件和操纵质量是沉重的并且在其旋转特性上影响旋转系统或轮胎。此外这个装置通常不能提供足够的能量供使用，用于持久且可靠地例如为传感器和传递元件供电，同时在几万克的极限加速度特性以下也是可靠的并且在长的使用寿命上发挥功能。

除了电容和电感的用于传递能量的系统和用于储藏能量的电池或蓄电池以外，也已知以压电为基础的系统，它们根据结构、例如由质量振动器的结构相对于在轮胎中作为旋转系统产生的力和变形在运行期间是相对敏感的，它们可能导致迅速损坏元件。

也已知解决方案，它们组合在轮胎面的内层里面并因此由于其质量对回转平稳产生强烈的不利影响或者说产生相对强烈的不平衡。

发明内容

本发明的目的是，这样改善如权利要求1前序部分所述的装置，使系统尽可能少地在其旋转特性上受到影响。此外所述装置能够提供尽可能多的能量供使用，用于持久且可靠地例如为传感器和传递元件供电，同时也在几万克的极限加速度特性下可靠地且在长的使用寿命上发挥功能。

按照本发明这个目的由此得以实现，所述压电激活的能量转换器是压电陶瓷纤维，它们分别具有电极并且产生相同极化电荷的纤维电极通过导电的外电极连接。作用于系统上的外力起到运行中加速度变化的作用，由此使纤维短时间变形并且产生电荷。这些电荷被截取并且作为电能供元件使用。压电陶瓷纤维是轻的，因此系统在其旋转特性上犹如不受影响。此外能够提供足够多的能量供使用，用于持久且可靠地例如为传感器或传递元件供电，同时也在几万克的极限加速度特性下可靠地且在长的使用寿命上发挥功能。

在优选的实施例中，所述旋转系统尤其是用于汽车的轮胎。

优选使所述纤维相互间机械地去耦联，由此使每个纤维有助于其产生电荷。

在优选的扩展结构中，所述压电陶瓷纤维安置在旋转系统的内侧并且对于轮胎安置在胎面的内侧或者组合到内侧里面。由此使它们直接通过外部作用的力变形。如果它们组合到胎面里面，这可以在加工轮胎时实现并且对于客户是不可见的。此外纤维是受保护的。

所述纤维优选设置在旋转系统或轮胎的胎面的横向上且优选相互平行地设置。其优点是，纤维相对于系统或轮胎的变形是更稳定的并且更容易持久地保持这种负荷。

所述纤维具有0.01mm至5mm、优选005至2mm、特别优选0.1mm至0.5mm的直径。对于这些直径一方面纤维是稳定的，另一方面产生足够的电荷。

在按照本发明的扩展结构中所述纤维通过挤出制成。它们由此特别成本有利且以任意的长度制成。

但是，所述纤维也可以通过锯割板状的压电陶瓷片制成。在此纤维通常具有矩形的或正方形的横截面。优选的尺寸比例在这里是相应适用的。

在优选的实施例中，所述纤维为了导出产生的电荷通过高柔性的、三维结构的、金属外电极复合成纤维组，它不会由于作用于系统或轮胎上的力和变形而损坏。

在本发明的扩展结构中，所述外电极由细的丝网组成。丝网是高柔性的、三维结构且金属化的。

在本发明的另一扩展结构中，这样选择纤维或纤维组的间距，使各个纤维或纤维组的产生的电荷绝不同时具有相反的极。由此增强电荷并且不相互抵消。

所述纤维或纤维组(它们产生相同极的电荷)优选可以电地汇合并且与分开的整流电路连接，由此停止电荷的中和。

优选也可以由此制成压电纤维，所述纤维在未使用的中性状态、即作为毛坯是压电陶瓷板或小片，它们在加工过程期间这样机械地加工，使它们在加工时或者在运行期间自动地破碎成确定的纤维。例如板或小片可以配有压痕，沿着它们可以破碎板或小片。

优选所述装置用于测量轮胎压力和/或用于确定汽车的道路和/或行驶动态的特性。

通过本装置测得的信号(电荷)可以与理论值进行比较并且在超过或低于理论值时显示一个信号。例如轮胎中太低的空气压力引起一个信号，它偏离理论值。

下面进一步解释本发明。