ITTO20130642A1 - Mouse autoalimentato dotato di dispositivo harvester magneto-meccanico di generazione elettrica. - Google Patents
Mouse autoalimentato dotato di dispositivo harvester magneto-meccanico di generazione elettrica.Info
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Description
“MOUSE AUTOALIMENTATO DOTATO DI DISPOSITIVO HARVESTER MAGNETO-MECCANICO DI GENERAZIONE ELETTRICAâ€
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un mouse autoalimentato dotato di dispositivo harvester di generazione elettrica.
Sono noti nella tecnica, in diversi ambiti applicativi, dispositivi caratterizzati dall’utilizzo di tecnologie di “energy harvesting†atti a ricavare l’energia necessaria al funzionamento dei dispositivi stessi direttamente da fonti esterne (energia solare, energia termica, energia cinetica da vibrazioni, ecc…) presenti nell’ambiente circostante in cui operano questi dispositivi, come per esempio descritto in US5347186, WO2011051800, TO2011A000843, TO2011A000844, TO2012A000527.
In particolare, tra le varie fonti energetiche utilizzabili, le vibrazioni rappresentano una fonte energetica innovativa e vantaggiosa per la realizzazione di dispositivi harvester a massa inerziale, caratterizzati da una struttura rigida al cui interno à ̈ presente un corpo parzialmente libero di muoversi, non solidamente ancorato alla struttura rigida stessa. La massa interna e il telaio di questi dispositivi, quando sono sottoposti a stress meccanici, vengono a muoversi in moto relativo l’uno rispetto all’altro e questo movimento à ̈ utile per pilotare un trasduttore ed ottenere una conversione da energia cinetica in energia elettrica.
Sono altresì noti dispositivi harvester in grado di trasformare l’energia cinetica fornita dalle vibrazioni in energia elettrica sfruttando diverse tipologie di funzionamento in funzione del contenuto frequenziale delle vibrazioni stesse e basate, per esempio, sul principio piezoelettrico, sul principio elettrostatico (mediante l’utilizzo di condensatori a facce piane parallele) o sul principio elettromagnetico (sfruttando i fenomeni dell’induzione elettromagnetica).
In tale specifico campo tecnico, US20020118173, KR100845814, TW201020866, CN101034325, CN102830820 descrivono soluzioni che riguardano mouse autoalimentati. In particolare:
- US20020118173 descrive un mouse meccanico (a sfera) che utilizza un generatore di tipo rotativo accoppiato alla sfera del mouse stesso per generare energia elettrica utile all’alimentazione del dispositivo;
- KR100845814 descrive un mouse wireless dotato di tre dispositivi energy harvester, di cui due sono di tipo rotativo, ed il terzo à ̈ un generatore lineare disposto verticalmente e composto da un magnete che può muoversi all’interno di una guida relativamente a un avvolgimento fisso;
- TW201020866 descrive un mouse ottico wireless auto-alimentato attraverso un generatore elettromagnetico rotativo solidale alla sfera del mouse: tale generatore si compone di due magneti inseriti nella sfera e di una bobina inserita all’interno del supporto che sostiene la sfera stessa;
- CN101034325 descrive un mouse ottico wireless integrante uno o più dispositivi di generazione energetica di tipo rotativo;
- CN102830820 descrive un mouse autoalimentato accoppiato al relativo mouse-pad: in tale dispositivo la generazione di energia elettrica avviene attraverso un moto relativo tra il mouse e il relativo mouse-pad durante l’utilizzo manuale del mouse stesso.
Lo stato della tecnica non propone però alcun mouse nel quale la generazione elettrica di alimentazione del mouse stesso avvenga mediante un dispositivo harvester di tipo magneto-meccanico, in particolare con disposizione orizzontale del dispositivo harvester all’interno del mouse.
Scopo quindi della presente invenzione à ̈ risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore fornendo un mouse autoalimentato dotato di un dispositivo harvester magneto-meccanico di energia elettrica.
Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un mouse dotato di un dispositivo harvester ottimizzato a disposizione orizzontale, in particolare allineato con l’asse X di movimento del mouse stesso.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi della presente invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un mouse autoalimentato dotato di dispositivo harvester megneto-meccanico di generazione elettrica come quello descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra una vista in pianta di una realizzazione preferita del mouse secondo la presente invenzione;
- le Figure da 2 a 5 mostrano delle viste in prospettiva ed in sezione parziale di alcune realizzazioni alternative di un componente del mouse secondo la presente invenzione; e
- la FIG. 6 mostra uno schema elettrico di un componente del mouse secondo la presente invenzione.
Facendo riferimento alle Figure, à ̈ illustrata e descritta una forma di realizzazione preferita della presente invenzione. Risulterà immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalità equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell’invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
Con riferimento alle Figure, si può notare che il mouse 1 secondo la presente invenzione, o altro dispositivo elettronico analogo, comprende almeno un dispositivo harvester 2 magneto-meccanico di generazione di corrente elettrica alimentante il mouse 1 stesso; in particolare, tale dispositivo harvester 2 comprende:
− almeno un elemento magnetico mobile 4 scorrevole assialmente lungo almeno un asse di traslazione A-A coassiale ad almeno una guida di scorrimento 6 costituita, ad esempio, da almeno vano cilindrico contenente al suo interno tale elemento magnetico mobile 4;
− almeno un primo avvolgimento a spirale 16, oppure almeno un tale primo 16 ed un secondo 17 avvolgimenti a spirale, di materiale elettricamente conduttivo, quale un solenoide, una bobina o altro avvolgimento idoneo, atto a concatenare il flusso magnetico creato da tale magnete mobile 4, tali avvolgimenti a spirale essendo preferibilmente disposti simmetricamente rispetto a una posizione di equilibrio di tale magnete mobile 4 e opportunamente separati da almeno un anello distanziale 10 e opportunamente collegati in serie o contro serie, avvolgendo le spirali in modo concorde, ad esempio in senso orario, o discorde, ad esempio in senso antiorario;
− elementi ottimizzatori di forza 8, quali per esempio elementi elastici come molle elicoidali o coniche, e/o magneti permanenti fissi o altri idonei, disposti nelle estremità laterali di tale guida di scorrimento 6.
Inoltre, così come mostrato in particolare nelle FIGG. 4 e 5, il dispositivo harvester 2 può comprendere almeno un terzo avvolgimento a spirale 18 ed almeno un quarto avvolgimento a spirale 19 di materiale elettricamente conduttivo, atti a concatenare il flusso magnetico creato da tale elemento magnetico mobile 4, tali avvolgimenti a spirale 18 e 19 essendo disposti simmetricamente rispettivamente rispetto agli avvolgimeti a spirale 17 e 16 e da essi opportunamente separati da anelli distanziali 14 e 12; tali anelli distanziali 12 e 14 possono avere esclusivamente il compito di separare gli avvolgimenti 17, 18 e 16, 19 come mostrato in FIG. 5 oppure, se realizzati in materiale ferromagnetico come mostrato in FIG. 4, realizzare ulteriori posizioni di equilibrio per il magnete mobile 4 rendendo il sistema multistabile.
Si può notare come tali elementi ottimizzatori di forza 8 possono essere costituiti anche da tali anelli distanziali 12, 14 posti tra gli avvolgimenti 16, 17, 18, 19.
Inoltre, così come mostrato in particolare nelle FIGG. 3 e 5, l’elemento mobile del dispositivo harvester 2 può essere ottenuto come pila di magneti 4, 7 e 9 disposti in modo tale che le facce con polarità opposta siano adiacenti, FIG. 3; alternativamente l’elemento mobile del dispositivo harvester 2 può essere ottenuto come pila di magneti 4, 7 e 9 disposti in modo tale che le facce con la stessa polarità siano adiacenti e separate da elementi ferromagnetici 20, 21, come in FIG. 5.
Preferibilmente, almeno uno di tali dispositivi harvester 2 à ̈ preferibilmente disposto su tale mouse 1 in modo tale che l’asse di traslazione A-A sia parallelo all’asse orizzontale X di movimento del mouse 1 stesso, permettendo in tal modo di ottenere la raccolta massima di energia: ovviamente tale dispositivo harvester 2 può essere, in alternativa, disposto in qualsiasi altra posizione senza pertanto fuoriuscire dall’ambito di protezione della presente invenzione.
Il dispositivo harvester 2 del mouse 1 secondo la presente invenzione à ̈ quindi rappresentato da un trasduttore magneto-meccanico nel quale gli elementi ottimizzatori di forza 8 sono atti ad esercitare una forza sull’elemento magnetico mobile 4 che à ̈ quindi libero di scorrere lungo la guida di scorrimento 6.
Vantaggiosamente, il dispositivo harvester 2 può assumere una prima configurazione di tipo meccanica se tale forza esercitata sull’elemento magnetico mobile 4 à ̈ di natura meccanica: in tal caso, gli elementi ottimizzatori di forza 8 possono essere costituiti da elementi elastici atti a favorire lo scorrimento dell’elemento magnetico mobile 4 lungo la guida di scorrimento 6 quando il mouse 1 à ̈ in vibrazione meccanica, per esempio durante lo scorrimento manuale del mouse 1 sulla superficie d’appoggio preferibilmente lungo la direzione dell’asse X parallela all’asse di traslazione A-A della guida di scorrimento 6.
Altresì, vantaggiosamente, il dispositivo harvester 2 può assumere una seconda configurazione di tipo magnetica se tale forza esercitata sull’elemento magnetico mobile 4 à ̈ di natura magnetica: in tal caso, gli elementi ottimizzatori di forza 8 possono essere costituiti da elementi magnetici fissi e disposti in modo tale che ciascun elemento magnetico fisso e tale elemento magnetico mobile 4 siano mutuamente orientati in modo tale da opporre le due facce con la medesima polarità così da generare una forza di repulsione, favorendo la repulsione tra tale elemento magnetico fisso e tale elemento magnetico mobile 4, che à ̈ libero di scorrere lungo la guida di scorrimento 6.
Altresì, vantaggiosamente, il dispositivo harvester 2 può assumere una terza configurazione di tipo meccanico-magnetica: in tal caso uno di tali elementi ottimizzatore di forza 8 à ̈ costituito da un elemento elastico mentre un altro di tali elementi ottimizzatori di forza 8 à ̈ costituito da un elemento magnetico fisso, tali elementi ottimizzatori di forza 8 esercitando quindi sull’elemento magnetico mobile 4 rispettivamente e contemporaneamente una forza meccanica ed una forza magnetica. L’elemento magnetico fisso e l’elemento magnetico mobile 4, in tal caso, sono mutuamente orientati in modo tale da opporre le due facce con la medesima polarità così da generare una forza di repulsione, favorendo contemporaneamente la repulsione tra tale elemento magnetico fisso e tale elemento magnetico mobile 4 e l’azione meccanica dell’elemento elastico.
L’elemento magnetico mobile 4 come indicato nelle FIGG. 2 e 4, oppure 4, 7 e 9 come indicato nelle FIGG. 3 e 5, presenta dimensioni fisiche idonee all’utilizzo e si muove alternativamente intorno alla sua posizione di equilibrio, o alle sue posizioni di equilibrio, generando un campo magnetico, nel quale sono immersi tali avvolgimenti a spirale 16, 17, 18, 19: tale campo magnetico crea un flusso magnetico concatenato quindi su ciascuno avvolgimento a spirale 16, 17, 18, 19 e, in presenza di movimento relativo, una tensione elettrica.
Il mouse 1 secondo la presente invenzione comprende inoltre mezzi di gestione 11 del funzionamento del dispositivo harvester 2 atti ad elaborare il segnale magneto-meccanico trasdotto dal dispositivo harvester 2 in un segnale elettrico: tale dispositivo harvester 2 à ̈ quindi atto a generare corrente elettrica e a fornire l’alimentazione necessaria all’utilizzo del mouse 1.
In particolare, così come à ̈ possibile notare nella FIG. 6, il dispositivo harvester 2 risulta schematizzato come un generatore di tensione elettrica, ed in particolare ogni avvolgimento a spirale 16, 17, 18, 19 à ̈ connesso a tali mezzi di gestione 11. Tali mezzi di gestione 11 comprendono:
- almeno un circuito 13 di raddrizzamento e livellamento, costituito per esempio da un ponte a diodi o altro idoneo, atto a filtrare e a livellare almeno un valore di tensione indotta su ogni avvolgimento a spirale 16, 17, 18, 19 e ad ottenere un valore di corrente continua,
- mezzi stabilizzatori della corrente elettrica 15, costituiti per esempio da almeno un condensatore, una resistenza di carico, una resistenza in parallelo a tale condensatore, o altro idoneo.
Ovviamente, la configurazione di tale mezzi di gestione 11 à ̈ ottimizzabile per massimizzare le prestazioni del dispositivo harvester 2 con elementi di elettronica avanzata passiva, adattativa, semi-attiva o attiva, permettendo il raggiungimento di densità energetiche elevate in funzione della bassa intensità e da bassi valori di frequenza che caratterizzano il moto del mouse 1.
L’invenzione così come sopra descritta permette quindi di ottenere almeno i seguenti vantaggi:
- fornire un mouse avente l’alimentazione necessaria al suo utilizzo fornita dal dispositivo harvester di generazione elettrica integrato nel mouse stesso;
- ridurre l’impatto ambientale sostituendo la batteria primaria del mouse con il dispositivo harvester;
- ottimizzare il funzionamento del dispositivo harvester con elementi elastici che ne migliorano le prestazioni;
- permettere di raggiungere elevati valori di densità energetica in funzione delle accelerazioni trasmesse dall’utilizzo manuale del mouse che sono caratterizzate da valori di frequenza ed intensità basse;
- garantire l’adattabilità e il funzionamento di tale dispositivo harvester anche in altri dispositivi elettronici di consumo.
Si sono descritte alcune forme preferite di attuazione dell’invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell’ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione come evidenziato nelle rivendicazioni allegate.
Claims (14)
- RIVENDICAZIONI 1. Mouse (1), caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un dispositivo harvester (2) magneto-meccanico di generazione di corrente elettrica alimentante detto mouse (1), detto dispositivo harvester (2) comprendente: − almeno un elemento magnetico mobile (4) scorrevole assialmente lungo almeno un asse di traslazione A-A coassiale ad almeno una guida di scorrimento (6); − elementi ottimizzatori di forza (8) disposti nelle estremità laterali di detta guida di scorrimento (6) atti ad esercitare almeno una forza di natura elastica e/o meccanica su detto elemento magnetico mobile (4), favorendo uno scorrimento di detto elemento magnetico mobile (4) lungo detta guida di scorrimento (6); − almeno un primo avvolgimento a spirale (16) di materiale elettricamente conduttivo atto a concatenare un flusso magnetico creato da detto magnete mobile (4).
- 2. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un secondo avvolgimento a spirale (17) di materiale elettricamente conduttivo atto a concatenare detto flusso magnetico creato da detto magnete mobile (4).
- 3. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto asse di traslazione A-A Ã ̈ parallelo ad un asse orizzontale X di movimento di detto mouse (1).
- 4. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi ottimizzatori di forza (8) sono almeno due elementi elastici atti ad esercitare almeno una forza meccanica su detto elemento magnetico mobile (4) lungo detta guida di scorrimento (6) quando detto mouse (1) Ã ̈ in vibrazione meccanica.
- 5. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi ottimizzatori di forza (8) sono almeno due elementi magnetici fissi, detti elementi magnetici fissi e detto elemento magnetico mobile (4) essendo mutuamente orientati in modo tale da opporre le due facce con la medesima polarità .
- 6. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti elementi ottimizzatori di forza (8) sono almeno un elemento elastico ed almeno un elemento magnetico fisso.
- 7. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo harvester (2) comprende almeno un secondo elemento magnetico mobile (7) ed un almeno un terzo elemento magnetico mobile (9) disposti lungo detta guida di scorrimento (6) e posizionati in modo tale che le facce con la stessa polarità o opposta polarità siano disposte l’una adiacente all’altra, generando una forza di repulsione o di attrazione.
- 8. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo harvester (2) comprende almeno un terzo avvolgimento a spirale (18) ed almeno un quarto avvolgimento a spirale (19) di materiale elettricamente conduttivo, detti avvolgimenti (18, 19) essendo atti a concatenare almeno un flusso magnetico creato da detto elemento magnetico mobile (4).
- 9. Mouse (1) secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo avvolgimento a spirale (16, 17) sono disposti simmetricamente rispetto ad almeno una posizione di equilibrio di detto magnete mobile (4).
- 10. Mouse (1) secondo la rivendicazione 8 o 9 caratterizzato dal fatto di comprendere distanziali ferromagnetici (12, 14) e dal fatto che detto terzo avvolgimento a spirale (18) e detto quarto avvolgimento a spirale (19) sono disposti simmetricamente rispetto a delle posizioni di equilibrio di detto magnete mobile (4) rispetto rispettivamente a detti secondo e primo avvolgimenti a spirale (17, 16) quando detto magnete mobile (4) presenta più dette posizioni di equilibrio.
- 11. Mouse (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta guida di scorrimento (6) Ã ̈ almeno un vano cilindrico contenente al suo interno detto elemento magnetico mobile (4).
- 12. Mouse (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di gestione (11) di funzionamento di detto dispositivo harvester (2).
- 13. Mouse (1) secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detti avvolgimenti a spirale (16, 17, 18, 19) sono connessi singolarmente a detti mezzi di gestione (11).
- 14. Mouse (1) secondo la rivendicazione 12 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di gestione (11) comprendono almeno un circuito di raddrizzamento (13) ed almeno mezzi stabilizzatori (15).
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