주파수 오프셋 진동 포집기들을 가진 압전 에너지 포집기 디바이스{PIEZOELECRIC ENERGY HARVESTER DEVICE WITH FREQUENCY OFFSET VIBRATIONAL HARVESTERS}

본 발명은 주파수 오프셋 진동 포집기들을 가진 압전 에너지 포집기 디바이스, 상기 디바이스를 포함한 시스템, 및 상기 시스템을 사용 및 설계하는 방법들에 관한 것이다.

진동 에너지 포집기 디바이스들은 광, 온도 차들, 및/또는 압력 차들이 없는 환경들에서 전기 파워 발생을 제공한다. 대신에, 고정 주파수에서의 진동, 또는 다수의 주파수들을 포함한 임펄스 진동의 형태에 있을 수 있는, 진동들, 및 또는 예로서, 구조적 지지대로부터 나온 움직임들은 움직임(예로서, 진동 에너지)을 전기 에너지로 변환하기 위해 스캐빈지(또는 포집)될 수 있다. 하나의 특정한 유형의 진동 에너지 포집기는 Vaeth 외의 미국 특허 출원 일련 번호 제14/173,131호에서 설명된 것과 같은, 암진동들(구동력들)에 의해 야기된 빔들의 공진 동안 변형될 때 전기 전하를 발생시키는 압전 재료를 통합하는 캔틸레버(cantilever)로서 베이스로부터 자유롭게 연장된 공진 빔들을 이용한다.

개선들이 다수의 임펄스들을 수신하는 시스템들에서 이러한 디바이스들의 에너지 포집 능력들에서 요구된다. 특히, 캔틸레버 기반 압전 진동 에너지 포집기들은 고유 공진 주파수를 갖는 공진기 빔을 포함한다. 공진기 빔은 짧은 가속 임펄스에 의해 고유 공진 주파수에서 진동하도록 여기될 수 있다. 진동 에너지 포집기에 인가된 부가적인 임펄스들은 공진 주파수에 대해 후속 임펄스들의 타이밍에 의존하여, 공진기 빔의 움직임을 강화하거나 또는 억제할 수 있다. 부가적인 임펄스가 공진기 빔 움직임과 동 위상으로 인가되면, 움직임의 진폭은 증가된다. 그러나, 부가적인 임펄스가 공진기 빔 움직임과 역 위상으로 인가되면, 움직임의 진폭은 감소될 것이다. 따라서, 포집기의 성능은 시스템에 인가된 임펄스들 사이에서의 타이밍에 의존적이다.

예로서, 임펄스들 사이에서의 타이밍은 특히 타이어 공기압 모니터링 시스템(TPMS)과 같은 시스템들에서 이용된 진동 에너지 포집기들에 관련되며, 여기에서 포집기는 타이어가 도로상에서 그것의 롤링 움직임 동안 휨에 따라 임펄스들을 경험한다. 포집기가 위치되는 타이어의 트레드의 일 부분이 도로 표면에 접촉할 때, 타이어의 상기 부분은 짧은 평면 형태로 강요되며, 이것은 결과적으로 타이어의 둘레에 부착되는, 포집기에 대한 가속 프로파일에서의 변화를 야기한다. 타이어의 방사 가속도에서의 변화는 메카트로닉스 22:970-88 (2012), KB Singh 외의, "지능형 타이어들을 위한 적응적 주파수 동조 메커니즘을 가진 압전 진동 에너지 포집 시스템"에서 설명되고, 본원에 전체가 참조로서 통합된다.

타이어의 회전 주기의 대다수 동안, 타이어의 둘레에 위치된 타이어의 일 부분에 대한 비교적 일정한 구심 가속도(centripetal acceleration)가 있다. 타이어의 상기 부분이 처음에 도로 표면에 접촉할 때, 방사 가속도(radial acceleration)에서의 초기 증가가 있다. 가속도에서의 초기 증가는 그 후 0으로의 방사 가속도에서의 갑작스러운 하락으로 이어진다. 0으로의 갑작스러운 하락은 진동 에너지 포집기에 제 1 임펄스를 제공하여, 공진기 빔의 움직임을 여기시킨다. 방사 가속도는 그 후 타이어의 부분이 그것의 도로 표면과의 접촉을 통해 회전하는데 걸리는 시간 동안 계속해서 0에 있다. 일단 타이어의 부분이 그것의 도로 표면과의 접촉을 통해 회전하면, 평형 방사 가속도로 돌아가는 것에 앞서, 방사 가속도에서 갑작스러운 양의 강화가 있다. 평형으로 또는 그 가까이로의 방사 가속도에서의 갑작스러운 상승은 진동 에너지 포집기 시스템에 제 2 임펄스를 제공한다. 제 2 임펄스는 제 1 및 제 2 임펄스들 사이에서의 시간 폭에 의존하여, 제 1 임펄스에 의해 여기된 공진기 빔의 진동을 강화하거나 또는 억제할 것이다. 타이어의 회전 속도 및 타이어의 원주(또는 직경)는 시간 폭을 결정한다. 공진기 빔의 진동, 및 그에 따라 포획된 에너지의 양은 차량의 속도에 의존하여 크게 달라질 수 있다. 그러므로, TPMS에서와 같은, 다수의 임펄스들에 제출되는 시스템에서 전기 에너지의 보다 일관된 소스를 제공하는 압전 에너지 포집기를 개발하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명은 이 기술분야에서 이들 및 다른 결함들을 극복하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 일 양상은 복수의 가늘고 긴 공진기 빔들을 포함한 디바이스에 관한 것이다. 상기 공진기 빔들의 각각은 상기 공진기 빔의 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 연장된 압전 재료를 포함한다. 하나 이상의 베이스들은 상기 공진기 빔들의 각각의 상기 제 1 단부에 연결되며, 상기 공진기 빔들의 상기 제 2 단부는 캔틸레버로서 상기 하나 이상의 베이스들로부터 자유롭게 연장된다. 질량이 상기 공진기 빔들의 상기 제 2 단부들의 각각에 부착된다. 공진기 빔들의 각각은 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 다른 공진기 빔들의 각각에 비하여 오프셋된 공진 주파수로 동조되며, 여기에서 W는 상기 공진기 빔들의 움직임을 여기시키는 제 1 임펄스와 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭이다.

본 발명의 또 다른 양상은 전동식 장치 및 상기 장치에 결합된 본 발명의 디바이스를 포함한 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 시스템을 포함한 타이어에 관한 것이다.

본 발명의 추가 양상은 전동식 장치에 동력을 공급하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 본 발명에 따른 상기 시스템을 제공하는 단계 및 상기 시스템이 에너지 포집기 디바이스로 하여금 전기 에너지를 발생시키게 하는 복수의 임펄스들을 받게 하는 단계를 수반한다. 전기 에너지는 파워를 장치에 공급하기 위해 에너지 포집기 디바이스로부터 장치로 전달된다.

본 발명의 또 다른 양상은 타이어에 의해 맞닥뜨려진 임펄스들로 동조된 에너지 포집 디바이스를 설계하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 주어진 속도에서 상기 타이어의 회전 주기(P)를 결정하는 단계를 수반한다. 타이어의 외부 원주 상에서의 지점이 도로 표면에 접촉할 때 발생되는 제 1 임펄스와 타이어의 외부 원주 상에서의 지점이 결정된 회전 주기(P)에서 도로 표면과의 접촉으로부터 중단될 때 발생되는 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭이 결정된다. 본 발명의 시스템은 시간 폭(W)의 역의 정부 배(M)(M은 3 이상이다)인 제 1 공진 주파수로 동조된 복수의 공진기 빔들 중 제 1 공진기 빔, 및 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 제 1 공진기 빔의 제 1 공진 주파수에 비하여 오프셋된 제 2 공진 주파수에 동조된 복수의 공진기 빔들 중 제 2 공진기 빔을 제공받는다. 상기 시스템은 타이어에 연결된다.

본 발명의 에너지 포집기 디바이스는 약간 오프셋된 공진 주파수들을 캔틸레버들로서 동작하는 공진기 빔들에 제공한다. 공진 주파수들에서의 오프셋은 시스템이 포집기로부터 출력된 전체 평균 에너지에 대해 후속 임펄스들의 효과를 제한함으로써 다수의 임펄스들을 겪게 될 때 보다 일관된 에너지의 소스를 산출하는 에너지 포집기를 제공한다. 특히, 공진 주파수들은 하나의 공진기 빔이 수신된 임펄스들에 대해 부적절한 위상 조정(phasing)으로 인해 움직임에서의 감소를 경험함에 따라, 다른 공진기 빔이 수신된 임펄스들의 유리한 위상 조정으로 인해 증가된 움직임을 경험하도록 하는 방식으로 선택된다. 부가적인 공진기 빔들은 상이한 임펄스 레이트들에서 생성된 에너지의 양에서 추가 일관성을 제공하기 위해 인가될 수 있다. 이러한 디바이스는 가변 레이트들에서 다수의 임펄스들을 수신하는 시스템들에 대한 보다 예측 가능하며 일관된 에너지의 소스를 제공하여, 보다 양호한 디바이스 성능을 야기한다.

도 1은 복수의 에너지 포집기들을 가진 본 발명의 에너지 포집기 디바이스의 실시예의 상면도이다. 복수의 에너지 포집기들의 각각은 압전 재료를 포함한 가늘고 긴 공진기 빔으로서, 상기 공진기 빔은 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 연장되는, 상기 가늘고 긴 공진기 빔; 상기 제 1 단부에서 공진기 빔에 연결된 베이스로서, 상기 제 2 단부는 캔틸레버로서 베이스로부터 자유롭게 연장되는, 상기 베이스 ; 및 상기 공진기 빔의 상기 제 2 단부에 부착된 질량을 포함한다.
도 2는 압전 재료를 포함한 두 개의 가늘고 긴 공진기 빔들을 포함한 에너지 포집기를 가진 본 발명의 에너지 포집기 디바이스의 또 다른 실시예의 상면도이다. 공진기 빔들은 공통 베이스로부터 캔틸레버들로서 자유롭게 연장되며, 별개의 질량은 양쪽 공진기 빔들 모두의 자유롭게 연장된 단부에서 부착된다.
도 3은 도 1에 도시된 본 발명의 대표적인 단일 에너지 포집기의 사시도이다.
도면들 도 4a - 도 4c는 타이어 공기압 모니터링 시스템이 타이어 공기압 모니터링 시스템에 동력을 공급하기 위해 본 발명의 에너지 포집기 디바이스에 전기적으로 결합되는 본 발명의 시스템의 실시예를 예시한다. 도 4a 및 도 4b는 타이어로 직접 시스템의 부착을 예시한다(예로서, 타이어 트레드 밑에). 도 4c는 도 4a 및 도 4b에서의 타이어에 부착되어 도시된 시스템의 부분 측면도 및 부분 블록도이다.
도 5a는 타이어의 회전 동안 도면들 도 4a - 도 4c에서 도시된 시스템의 위치를 예시한다.
도 5b는 도 5a에 예시된 바와 같이 다양한 위치들에서 시스템에 대한 방사 가속도 프로파일을 예시한다.
도 6은 대략 8.45 ms와 같은 W를 갖고 0.635/W의 공진 주파수 오프셋을 갖는 2개의 에너지 포집기들을 가진 에너지 포집기 디바이스의 파워 출력을 예시한 그래프이다.

본 발명은 주파수 오프셋 진동 포집기들을 가진 압전 에너지 포집기 디바이스, 상기 디바이스를 포함한 시스템, 및 상기 시스템을 사용 및 설계하는 방법들에 관한 것이다. 본 발명의 에너지 포집기 디바이스는 다수의 임펄스들을 겪는 시스템들에서 개선된 에너지 포집 일관성을 가진다.

본 발명의 일 양상은 복수의 가늘고 긴 공진기 빔들을 포함한 디바이스에 관한 것이다. 공진기 빔들의 각각은 공진기 빔의 제 1 및 제 2 단부들 사이에서 연장된 압전 재료를 포함한다. 하나 이상의 베이스들은 공진기 빔들의 각각의 제 1 단부에 연결되며, 공진기 빔들의 제 2 단부는 캔틸레버로서 하나 이상의 베이스들로부터 자유롭게 연장된다. 질량(mass)은 공진기 빔들의 제 2 단부들의 각각에 부착된다. 공진기 빔들의 각각은 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 다른 공진기 빔들의 각각에 비하여 오프셋된 공진 주파수로 동조되며, 여기에서 W는 공진기 빔들의 움직임을 여기시키는 제 1 임펄스와 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭이다.

도 1은 복수의 에너지 포집기들(11(1)-11(n))을 포함한 본 발명의 에너지 포집기(10) 디바이스의 실시예의 상면도이다. 에너지 포집기들(11(1)-11(n))은 각각 별개의, 개개의 다이 상에 위치되어 도시되지만, 에너지 포집기들(11(1)-11(n)) 중 둘 이상이 단일 다이 상에서 같은 장소에 배치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 에너지 포집기들(11(1)-11(n))의 요소들은, 에너지 포집기들(11(1)-11(n))이 상이한 공진 주파수들(f ₁ -f _n )에서 동작하도록 동조된다는 점을 제외하고, 에너지 포집기들(11(1)-11(n))의 각각이 에너지 포집기(11(1))에 대하여 설명되는 바와 동일한 요소들을 포함하므로 대표적인 에너지 포집기(11(1))에 대하여 설명될 것이다. 에너지 포집기들(11(1)-11(n))의 공진 주파수들(f ₁ -f _n )은 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 서로로부터 오프셋된다.

에너지 포집기(11(1))는 가늘고 긴 공진기 빔(12(1))을 포함한다. 공진기 빔은 제 1 단부(14(1)) 및 제 2 단부(16(1)) 사이에서 연장된다. 제 1 단부(14(1))가 베이스(18(1))에 연결되는 반면 제 2 단부(16(1))는 캔틸레버로서 베이스(18(1))로부터 자유롭게 연장된다. 질량(20(1))은 공진기 빔들(12(1))의 제 2 단부(16(1))에 부착된다.

에너지 포집기(11(1))는 통합된, 자기-패키징 유닛에 형성될 수 있다. 특히, 도 1에 예시된 바와 같이, 또한 공진기 빔(12(1))의 제 1 단부(16(1))가 부착되는 베이스를 형성하는 패키지(18(1))는 그것이 캔틸레버 구조를 (적어도 부분적으로) 에워싸도록 캔틸레버 구조(즉, 공진기 빔(12(1)) 및 질량(20(1)))를 둘러싸는 것으로 도시된다. 본 발명에서, 패키지는 에너지 포집기 디바이스를 완전히 에워쌀 수 있거나, 또는 에너지 포집기 디바이스를 대기로 배출하도록 형성될 수 있다. 그것이 에너지 포집기 디바이스를 완전히 에워쌀 때, 에워싸인 패키지 내에서의 압력은 대기압보다 높고, 그것과 동일하거나, 또는 그것보다 낮을 수 있다. 일 실시예에서, 에워싸인 패키지에서의 대기는 대기보다 낮으며, 예를 들면, 1 토르(Torr) 미만이다.

일 실시예에서, 도 2에서 도시된 바와 같이, 에너지 포집기(110)는 패키지(118)를 포함하며, 이것은 반대 방향들로 패키지(118)로부터 자유롭게 연장된 두 개의 별개의 캔틸레버 구조들을 포함할 수 있다. 캔틸레버 구조들의 공진기 빔들(112(1) 및 112(2))은 이하에서 추가로 설명되는 바와 같이 서로로부터 약간 오프셋되는 공진 주파수들로 동조될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 에너지 포집기들(11(1)-11(n)) 중 하나 이상은 도 2에 도시된 에너지 포집기(110)로 교체될 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 일 실시예에서, 패키지(18(1))는 패키지에 연결된 유연 스토퍼를 추가로 포함할 수 있으며(예로서, 패키지의 내부 벽 상에), 여기에서 스토퍼는 파손을 방지하기 위해 캔틸레버의 움직임을 안정화시키도록 구성된다. 에너지 포집기 디바이스의 이러한 실시예에 따른 적절한 유연 스토퍼들은, Vaeth 외의 미국 특허 출원 일련 번호 제14/173,131호에서 예시되고 설명되고, 본원에 전체가 참조로서 통합된다. 에너지 포집기 디바이스의 유연 스토퍼는 다양한 재료들로 구성될 수 있다. 스토퍼는 재료 선택, 설계, 또는 재료 선택 및 설계 양쪽 모두를 통해 유연해질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스토퍼는 패키지에 일체형인 재료로 만든다. 이 실시예에 따른 적절한 재료들은, 제한 없이, 유리, 금속, 실리콘, 플라즈마-강화 화학 기상 증착(PECVD)으로부터의 산화물들 또는 질화물들, 또는 그것의 조합들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 스토퍼는 패키지에 일체형이 아니다. 이 실시예에 따른 스토퍼를 위한 적절한 재료들은, 제한 없이, 유리들, 금속들, 고무들 및 다른 폴리머들, 세라믹들, 폼들, 및 그것의 조합들을 포함할 수 있다. 유연 스토퍼를 위한 다른 적절한 재료들은, 이에 제한되지 않지만, 사이클로올레핀 폴리머들 및 액정 폴리머들과 같은, 낮은 수분 침투를 가진 폴리머들을 포함한다. 액정 폴리머들은 사출 성형될 수 있다.

대안적인 실시예에서, 공진기 빔(12(1))은 캔틸레버의 움직임을 안정화시키도록 구성되는 스토퍼 피처를 갖기 위해 구성될 수 있다. 이 실시예에 따른 적절한 스토퍼 피처들은, Andosca 외의, 미국 특허 출원 일련 번호 제14/145,560호에서 예시되고, 본원에 전체가 참조로서 통합된다. 이 실시예에 따르면, 스토퍼는 질량 및/또는 공진기 빔의 제 2 단부 상에 형성되며, 공진기 빔의 제 2 단부 및 패키지 사이에서의 접촉을 방지하기 위해 구성된다.

도 3은 도 1에 도시된 에너지 포집기들(11(1)-11(n))을 대표하는, 대표적인 에너지 포집기(11(1))의 측단면도이다. 일 실시예에 따르면, 공진기 빔(12(1))은 복수의 층들로 형성된 라미네이트를 포함한다. 공진기 빔(12(1))은 산화물 층(26(1)) 상에서 캔틸레버 층(24(1)) 위에 적어도 압전 스택 층(22(1))을 포함하지만, 공진기 빔(12(1))은 다른 구성들에서 다른 층들을 포함할 수 있다. 다른 층들의 비-제한적인 예들은, Vaeth 외의, 미국 특허 출원 번호 제14/173,131호에 설명된 것들을 포함하고, 본원에 전체가 참조로서 통합된다. 일 특정한 실시예에서, 복수의 층들은 적어도 두 개의 상이한 재료들을 포함한다.

캔틸레버 층(24(1))은 실리콘, polySi, 금속(예로서, Cu 또는 Ni), 또는 다른 금속 산화물 반도체(CMOS) 호환 가능 재료, 또는 폴리이미드와 같은 고온 폴리머와 같은 임의의 적절한 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 캔틸레버 층(24(1))은 약 10 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 약 10 ㎛ 내지 약 75 ㎛, 또는 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛의 두께 범위를 가진다. 일 실시예에서, 캔틸레버 층(24(1))은 특정 공진 주파수를 가진 하이 Q 공진기이다. 일 실시예에 따른, 산화물 층(26(1))은 약 1 ㎛의 두께를 가진 실리콘 층이다.

공진기 빔(12(1))의 압전 스택 층(22(1))은 압전 재료를 포함한다. 적절한 압전 재료들은, 제한 없이, 알루미늄 질화물, 아연 산화물, 폴리비닐리덴 불화물(PVDF), 및 티탄산 지르콘산 연 기반 화합물들을 포함한다. 압전 재료들은 기계적 변형을 겪게 될 때 전기적으로 분극되는 재료들이다. 분극화의 정도는 적용된 변형률에 비례한다. 압전 재료들은 널리 알려져 있으며 단일 결정(예로서, 석영), 압전세라믹(예로서, 티탄산 지르콘산 연 또는 PZT), 박막(예로서, 스퍼터링된 아연 산화물), 압전세라믹 분말들에 기초한 스크린 인쇄 가능한 후-막들(예로서, 제 6 회 유럽 마이크로일렉트로닉스 컨퍼런스 회의록(영국, 런던) 페이지 456-63 (1987), Baudry의, "스크린-인쇄 압전 디바이스들" 및 Meas. Sci. Technol. 8:1-20 (1997) White & Turner의, "후-막 센서들: 과거, 현재 및 미래" 참조), 본원에 전체가 참조로서 통합된다, 및 폴리비닐리덴 불화물("PVDF")과 같은 중합 재료들(예로서, Science 220:1115-21 (1983), Lovinger의, "강유전성 폴리머들"을 참조, 본원에 전체가 참조로서 통합된다)을 포함한 많은 형태들로 이용 가능하다.

압전 재료들은 통상적으로 이방성 특성들을 보인다. 따라서, 재료의 속성들은 힘들의 방향 및 분극화 및 전극들의 배향에 의존하여 다르다. 재료의 압전 활동의 레벨은 표기법의 축들과 함께 사용된 일련의 상수들에 의해 정의된다. 압전 변형 상수(d)는 다음과 같이 정의될 수 있다,

(Meas. Sci. Technol. 17:R175-R195 (2006), Beeby 외의, "마이크로시스템들 애플리케이션들을 위한 에너지 포집 진동 소스들",본원에 전체가 참조로서 통합된다.

공진기 빔(12(1))의 압전 스택 층(22(1))은 또한 압전 스택 층(22(1))과 전기적 접촉하는 하나 이상의 전극들(28(1))을 포함한다. 일 실시예에 따르면, 전극들(28(1))은 몰리브덴 및 백금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하지만, 전극 구조들을 형성하는데 적합한 다른 재료들이 또한 사용될 수 있다. 부가적으로, 에너지 포집기(11(1))는 공진기 빔(12(1))의 압전 재료로부터의 전기 에너지를 포집하기 위해 하나 이상의 전극들(28(1))과 전기적 접촉하는 전기 포집 회로를 추가로 포함할 수 있다. 이하에서 추가로 상세히 설명되는 바와 같이, 전기 포집 회로는 압전 재료로부터 발생되며 장치에 공급된 파워를 제공하기 위해 전동식 장치에 전기적으로 결합될 수 있다.

에너지 포집기(11(1))에서, 공진기 빔(12(1))은 제 2 단부(16(1))를 가지며, 이것은 캔틸레버로서 베이스(18(1))로부터 자유롭게 연장된다. 압전 재료를 포함한 캔틸레버 구조는 굽힘 모드에서 동작하도록 설계되며 그에 의해 압전 재료를 변형하며 d 효과로부터 전하를 발생시킨다(Meas. Sci. Technol. 17:R175-R195 (2006), Beeby 외의, "마이크로시스템들 애플리케이션들을 위한 에너지 포집 진동 소스들", 본원에 전체가 참조로서 통합된다). 캔틸레버는 공진기 빔(12(1))의 제 2 단부(16(1))에서 부착된 질량(20(1))의 존재에 의해 추가로 감소된, 낮은 공진 주파수들을 제공한다.

공진기 빔(12(1))은 공진기 빔(12(1))을 동조시키도록 도우며 구조적 지지대를 제공하기 위해 다양한 형태들 및 구성들을 띠는 측벽들을 가질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 공진기 빔(12(1))은 Vaeth 외의, 미국 특허 출원 일련 번호 제14/145,534호에서 설명된 바와 같이, 공진기 빔(12(1))의 평면 내에서 계속해서 굽은 측벽들을 가지며, 본원에 전체가 참조로서 통합된다.

에너지 포집기(11(1))는 공진기 빔(12(1))의 제 2 단부(16(1))에서 질량(20(1))을 포함한다. 질량(20(1))은 공진기 빔(12(1))의 주파수를 낮추기 위해 및 또한 공진기 빔(12(1))의 파워 출력(즉, 압전 재료에 의해 발생된)을 증가시키기 위해 제공된다. 질량(20(1))은 단일 재료 또는 다수의 재료들(예로서, 재료들의 층들)로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 질량(20(1))은 실리콘 웨이퍼 재료로 형성된다. 다른 적절한 재료들은, 제한 없이, 전기도금 또는 열 증착에 의해 증착된 구리, 금, 및 니켈을 포함한다.

일 실시예에서, 단일 질량(20(1))이 공진기 빔(12(1))마다 제공된다. 그러나, 하나 이상의 질량이 또한 공진기 빔(12(1))에 부착될 수 있다. 다른 실시예들에서, 질량(20(1))은 예를 들면, 공진기 빔(12)을 따라 상이한 위치들에서 제공된다.

하나 이상의 전극들(28(1))은, 공진기 빔(12(1))이 에너지 포집기 디바이스(10(1))에 인가된 임펄스 움직임과 같은, 움직임을 겪음에 따라 공진기 빔(12(1))의 압전 재료들로부터 전기 신호를 출력한다. 따라서, 전극들(28(1))은 공진기 빔(12(1))의 압전 재료들과 전기적 통신한다. 공진기 빔(12(1))의 압전 재료들로부터 수집된 전기 에너지는 그 후 부가 회로에 전달된다. 일 실시예에서, 부가 회로는 전극들(28(1))에서의 또는 그 가까이에서의 디바이스(10) 상에 형성된다. 또 다른 실시예에서, 회로는 별개의 칩 또는 보드일 수 있거나, 또는 별개의 칩 또는 보드 상에 존재한다.

다시 도 1을 참조하면, 본 발명의 에너지 포집기 디바이스에서, 에너지 포집기 디바이스(10)에서 에너지 포집기들(11(1)-11(n))의 각각은 각각의 공진 주파수(f ₁ -f _n )로 동조되는 공진기 빔(12(1)-12(n))을 포함한다. 이 기술분야의 숙련자들이 쉽게 이해할 바와 같이, 공진기 빔(12(1)-12(n))은 공진기 빔(12(1)-12(n))의 단면 형태, 공진기 빔(12(1)-12(n))의 단면 치수들, 공진기 빔(12(1)-12(n))의 길이, 질량(20(1)-20(n))의 질량, 공진기 빔(12(1)-12(n)) 상에서의 질량(20(1)-20(n))의 위치, 및 공진기 빔(12(1)-12(n))을 만들기 위해 사용된 재료들과 같은, 다수의 파라미터들 중 임의의 하나 이상을 변경함으로써 동조될 수 있다.

동작 중인 본 발명의 에너지 포집기들(11(1)-11(n))의 공진 주파수들은 약 50 Hz 내지 약 4,000 Hz, 약 100 Hz 내지 약 3,000 Hz, 약 100 Hz 내지 약 2,000 Hz, 또는 약 100 Hz 내지 약 1,000 Hz의 주파수들을 포함할 수 있다. 에너지 포집기들(11(1)-11(n))의 각각의 공진 주파수(f ₁ -f _n )는 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 다른 에너지 포집기들의 공진 주파수들에 대해 오프셋되며, 여기에서 W는 공진기 빔들(12(1)-12(n))의 움직임을 여기시키는 제 1 임펄스와 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭이지만, 오프셋은 0.2/W 내지 0.8/W, 0.3/W 내지 0.7/W, 0.4/W 내지 0.6/W, 또는 0.45/W 내지 0.55/W일 수 있다. 공진기 빔들(12(1)-12(n))은 에너지 포집기들(11(1)-11(n)) 중 하나 이상이 이하에서 추가로 설명될 바와 같이 수신된 임펄스들의 타이밍에 대해 적절한 위상 조정을 경험하도록 공진 주파수들에서의 오프셋으로 동조된다. 공진 주파수들(f ₁ -f _n )에서의 오프셋은 에너지 포집기 디바이스(10)의 공진기 빔들(12(1)-12(n))의 움직임을 여기시키는 임펄스들 사이에서의 다양한 상이한 시간 폭들(W)로 수신된 임펄스들에 대해 하나 이상의 전극들(28(1))로부터의 전기 신호의 출력의 일관된 소스를 제공한다.

본 발명의 에너지 포집기 디바이스의 에너지 포집기들(11(1)-11(n))은 예로서, Andosca & Vaeth의 미국 특허 출원 일련 번호 제14/145,534호; Vaeth 외의 미국 특허 출원 일련 번호 제14/173,131호; 및 Andosca 외의 미국 특허 출원 일련 번호 제14/201,293호에서 제시된 방법들에 따라 만들어질 수 있고, 본원에 전체가 참조로서 통합된다. 예를 들면, 일 실시예에 따르면, 에너지 포집기 디바이스를 생성하는 방법은 제 1 및 제 2 표면을 가진 실리콘 웨이퍼를 제공하는 단계를 수반한다. 제 1 실리콘 이산화물(SiO ₂ ) 층은 실리콘 웨이퍼의 제 1 표면상에 증착된다. 캔틸레버 재료는 제 1 실리콘 이산화물 층 상에 증착된다. 제 2 실리콘 이산화물 층은 캔틸레버 재료상에 증착된다. 압전 스택 층은 제 2 실리콘 이산화물 층 상에 증착된다. 압전 스택 층, 제 2 실리콘 이산화물 층, 캔틸레버 재료, 및 제 1 실리콘 이산화물 층은 패터닝된다. 실리콘 웨이퍼의 제 2 표면은 에너지 포집기 디바이스를 생성하기 위해 에칭된다.

본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 장치 및 디바이스를 포함한 시스템에 관한 것이다. 일 실시예에서, 디바이스는 장치에 전기적으로 결합된다. 본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 시스템을 포함한 타이어에 관한 것이다.

예를 들면, 일 실시예에 따르면, 본 발명의 시스템은 타이어에서의 압력을 모니터링하기 위해 센서를 포함한 무선 센서 디바이스이지만, 본 발명의 시스템은 예로서, 임의의 하나 이상의 다양한 환경 속성들(온도, 습도, 광, 사운드, 진동, 바람, 움직임, 압력 등)을 모니터링하기 위해 무선 센서들에 적용될 수 있다. 본 발명의 에너지 포집기 시스템은 센서에 파워를 제공하기 위해 센서에 결합된다.

이제 도면들 도 4a - 도 4c로 가면, 일 실시예에 따르면, 본 발명의 시스템은 하우징(32)을 포함하는 타이어 공기압 모니터링 시스템("TPMS")(30)이지만, 본 발명의 시스템은 임펄스 움직임에 의해 여기되는 다른 시스템들에 적용될 수 있다. TPMS(30)는 타이어(36)의 밑면 상에서(즉, 타이어 트레드(38) 아래에서) 및 트레드(38) 및 휠 림(40) 사이에서 타이어(36)에 결합된다. 이 실시예에서, TPMS(30)는 타이어 공기압을 모니터링하기 위한 센서 구성요소(42), 에너지 저장 장치(44), 및 본 발명의 에너지 포집기 디바이스(10)를 포함하며, 그 모두는 전기적 통신하며 하우징(32) 내에 위치된다. 이 실시예에 따르면, 에너지 포집기 디바이스(10)는 TPMS(30)의 파워 센서(42)에 에너지의 독립형 소스를 제공하며, 이것은 또 다른 독립형 에너지 소스 대신에, 또는 그것과 함께 사용된다. 본 발명의 에너지 포집기 디바이스는 또한 전동식 장치와 연관된 에너지 저장 장치(44)를 충전함으로써 전동식 장치에 동력을 공급할 수 있다. 에너지 저장 장치(44)는 커패시터 뱅크 또는 슈퍼-커패시터일 수 있지만, 다른 애플리케이션들에서 에너지 저장 장치(44)는 재충전 가능한 배터리일 수 있다. 예를 들면, 에너지 포집기 디바이스는 전동식 장치에 동력을 공급하는 에너지 저장 장치(44)에 세류 충전을 제공할 수 있다.

TPMS(30)는 에너지 포집기 디바이스(10)의 공진기 빔들(12(1)-12(n))의 움직임이 타이어(36)가 회전의 풋프린트 영역에 들어감에 따라(즉, 타이어(36)가, TMPS(30)가 타이어(36)에 부착되는 지점에서 도로와 만남에 따라) 발생된 임펄스들의 결과로서 여기되도록 타이어(36)에 직접 장착된다. 도 5a는 풋프린트 영역(46)내를 포함하여, 타이어(36)의 전체 360도 회전을 통한 타이어(36)의 회전 동안 TPMS(30)의 다양한 위치들(1-6)을 도시한다. 도 5b는 위치들(1-6)에서의 방사 가속도를 포함하여, 타이어(36)의 회전 전체에 걸쳐 타이어(36)에 부착될 때 TPMS(30)에 대한 연관된 방사 가속도 프로파일을 도시한다.

TPMS(30)는 풋프린트 영역(46)의 바깥쪽에서, 즉, 위치들(1, 2, 및 6)에서 평형 방사 가속도로 이동한다. 위치(3)에서, TPMS(30)는 풋프린트 영역(46)에 들어가며 방사 가속도에서의 갑작스러운 증가, 이어서 0으로의 방사 가속도에서의 갑작스러운 감소를 경험한다. 갑작스러운 감소는 에너지 포집기 디바이스(10)의 공진기 빔들(12(1)-12(n))의 움직임을 여기시키기 위해 제 1 임펄스를 제공한다. TPMS(30)는 위치(4)에서를 포함하여, 풋프린트 영역(46) 전체에 걸쳐 계속해서 0 방사 가속도에 있다. 위치(5)에서, TPMS(30)는 풋프린트 영역을 빠져나오며 평형 방사 가속도로 되돌아가기 전에 방사 가속도에서의 갑작스러운 증가를 경험한다. 위치(5)에서의 갑작스러운 증가는 에너지 포집기 디바이스의 공진기 빔들(12(1)-12(n))의 움직임을 여기시키기 위해 제 2 임펄스를 제공한다. 제 1 임펄스와 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭 또는 시간 지속 기간(W)은 타이어(36)의 회전 주기(P)에 의해 결정되며, 이것은 타이어(36)가 위치되는 차량의 속도에 의해 결정된다.

일 예에서, TPMS(30)의 에너지 포집기 디바이스(10)는 대응하는 공진 주파수들(f ₁ 및 f ₂ )을 가진 두 개의 에너지 포집기들(11(1) 및 11(2))을 포함할 수 있다. 이 예에서, 에너지 포집기(11(1))의 공진 주파수(f ₁ )는 주어진 속도에서 시간 폭(W)에 기초하여 동조되며, 따라서 공진 주파수(f ₁ )는 식(f ₁ =n/W)에 의해 정의되고, 여기에서 n은 양의 정수이다. 일 예에서, n>4이지만, n의 보다 높은 값들이 예로서 크기와 같은, 에너지 포집기(11(1))의 특성들에 기초하여 최적의 파워 발생을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 에너지 포집기(11(1))는 이 기술분야에 알려진 방법들을 사용하여 공진 주파수(f ₁ )로 동조될 수 있다. 예로서, 공진기 빔(12(1))은 공진기 빔(12(1))의 단면 형태, 공진기 빔(12(1))의 단면 치수들, 공진기 빔(12(1))의 길이, 질량(20(1))의 질량, 공진기 빔(12(1)) 상에서 질량(20(1))의 위치, 및 공진기 빔(12(1))을 만들기 위해 사용된 재료들과 같은, 다수의 파라미터들 중 임의의 하나 이상을 변경함으로써 동조될 수 있다.

이 예에서, 에너지 포집기(11(2))는 공진 주파수(f ₁ )로부터 약간 오프셋되는, 공진 주파수(f ₂ )로 동조된다. 이 예에서, f ₁ 및 f ₂ 사이에서의 오프셋은 0.1/W 내지 0.9/W이며, 즉 f ₁ -f ₂ 의 절대 값은 0.1/W 내지 0.9/W와 같지만, 오프셋은 0.2/W 내지 0.8/W, 0.3/W 내지 0.7/W, 0.4/W 내지 0.6/W, 또는 0.45/W 내지 0.55/W일 수 있다. 에너지 포집기(11(2))는 이 기술분야에 알려진 방법들을 사용하여 공진 주파수(f ₂ )로 동조될 수 있다. 예로서, 공진기 빔(12(2))은 공진기 빔(12(2))의 단면 형태, 공진기 빔(12(2))의 단면 치수들, 공진기 빔(12(2))의 길이, 질량(20(2))의 질량, 공진기 빔(12(2)) 상에서 질량(20(2))의 위치, 및 공진기 빔(12(2))을 만들기 위해 사용된 재료들과 같은, 다수의 파라미터들 중 임의의 하나 이상을 변경함으로써 동조될 수 있다.

동작 시, 에너지 포집기들(11(1) 및 11(2))의 공진 빔들(12(1) 및 12(2))의 움직임은 도 5a에 도시된 바와 같이, TPMS(30)가 위치(3)에서 풋프린트 영역(46)에 들어갈 때 수신된 제 1 임펄스에 의해 여기된다. 제 2 임펄스는 TPMS(30)가 위치(5)에서 풋프린트 영역(46)에 들어갈 때 수신된다. 제 1 임펄스와 제 2 임펄스는 시간 폭(W)만큼 분리된다. 공진 빔(12(1))은 T ₁ =1/f ₁ 의 기간을 갖고 진동하지만, 공진 빔(12(2))은 T ₂ =1/f ₂ 의 기간을 갖고 진동한다. 시간 폭(W)이 대략 T ₁ 또는 T ₂ 의 정수 배인 경우에, 연관된 에너지 포집기의 움직임은 제 2 임펄스에 대해 역 위상일 것이다. 이것은 제 2 임펄스가 가속도에서의 급격한 증가인 반면, 제 1 임펄스는 가속도에서의 급격한 감소이기 때문이다. 그러므로, 이러한 포집기는 저하될 것이다. 그러나, 시간 폭(W)이 T ₁ 또는 T ₂ 의 기간의 정수 n+/-½ 배들이면, 연관된 에너지 포집기의 움직임은 강화될 것이다. f ₁ 및 f ₂ 사이에서의 오프셋은 하나의 에너지 포집기가 시간 폭(W)을 갖고 약간 역 위상일 때, 다른 에너지 포집기는 에너지 포집기 디바이스(10)로부터의 파워 출력이 시간 폭(W)에 대한 다양한 값들에서 보다 균일하게 하기 위해, 동 위상에 있을 가능성이 있음을 보장한다. 이 예는 두 개의 에너지 포집기들을 이용하지만, 오프셋 공진 주파수들을 가진 부가적인 에너지 포집기들이 다양한 속도들로 보다 균일한 파워의 소스를 제공하기 위해 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일 예에서, 부가적인 에너지 포집기들은 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 복수의 공진기 빔들에서 다른 공진기 빔들의 각각에 대해 오프셋되는 공진 주파수들을 가진 공진기 빔들을 포함하지만, 오프셋은 0.2/W 내지 0.8/W, 0.3/W 내지 0.7/W, 0.4/W 내지 0.6/W, 또는 0.45/W 내지 0.55/W일 수 있다.

본 발명의 추가 양상은 전동식 장치에 동력을 공급하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 본 발명의 에너지 포집기 시스템을 제공하는 단계를 수반한다. 에너지 포집기는 압전 재료로부터의 전기 에너지를 발생시키기 위해 복수의 임펄스들을 겪는다. 전기 에너지는 장치에 파워를 제공하기 위해 압전 재료로부터 전동식 장치로 전달된다. 일 예에서, 방법은 사용 중인 차량 타이어와 함께 실행되며 상기 장치는 상기 설명된 바와 같이 타이어 공기압 모니터링 시스템 또는 타이어 공기압 모니터링 시스템의 구성요소이다.

본 발명의 또 다른 양상은 타이어에 의해 맞닥뜨려진 임펄스들로 동조된 에너지 포집 디바이스를 설계하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은 주어진 속도에서 상기 타이어의 회전 주기(P)를 결정하는 단계를 수반한다. 타이어의 외부 원주 상에서의 지점이 도로 표면에 접촉할 때 생성된 제 1 임펄스와 타이어의 외부 원주 상에서의 지점이 결정된 회전 주기(P)에서 도로 표면과의 접촉으로부터 중단될 때 발생되는 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭이 결정된다. 본 발명의 시스템은 시간 폭(W)의 역의 정부 배(M)(M은 3 이상이다)인 제 1 공진 주파수로 동조된 복수의 공진기 빔들 중 제 1 공진기 빔, 및 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 제 1 공진기 빔의 제 1 공진 주파수에 비하여 오프셋된 제 2 공진 주파수에 동조된 복수의 공진기 빔들 중 제 2 공진기 빔을 제공받는다. 상기 시스템은 타이어에 연결된다.

도면들 1-5b를 참조하면, 타이어(36)에 의해 맞닥뜨려진 임펄스들로 동조되는, 에너지 포집 디바이스(10)를 설계하기 위한 대표적인 방법이 설명된다. 주어진 속도에서 타이어(36)의 회전 주기(P)가 결정된다. 회전 속도 및 타이어 직경(또는 원주)은 그 후 도 5a에서의 위치(3)에서 도시된 바와 같이, 타이어(36)의 외부 원주 상에서의 지점이 도로 표면에 접촉할 때 발생되는 제 1 임펄스, 및 도 5a에서의 위치(5)에서 도시된 바와 같이, 타이어(36)의 외부 원주 상에서의 지점이 도로 표면과의 접촉으로부터 중단될 때 발생되는 제 2 임펄스 사이에서의 시간 폭(W)을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 시간 폭(W)은 회전 주기(P)에 의존적이며, 따라서 P/W의 값은 다양한 차량 속도들에서 꽤 일정한 채로 있다.

다음으로, 본 발명의 TPMS(30)는 압전 재료를 포함한 공진기 빔들(12(1)-12(n))을 제공받는다. 공진기 빔들(12(1)-12(n))은 캔틸레버들로서 베이스들(18(1)-18(n))로부터 자유롭게 연장된다. 대표적인 공진기 빔(12(1))이 도 3에 예시된다. 공진기 빔들(12(1)-12(n))은 단지 예로서, 도 2에 예시된 바와 동일한 다이 상에 위치될 수 있거나, 또는 도 1에 예시된 바와 같이, 개개의 포집기들(11(1)-11(n))로서, 에너지 포집기 디바이스(10) 내에 별도로 위치될 수 있다.

제 1 공진기 빔(12(1))은 주어진 속도에서 타이어(36)의 시간 폭(W)의 역의 정수 배(M)인 제 1 공진 주파수(f ₁ )로 동조된다. 일 예에서, M은 3 이상이지만, M의 상이한 값들DL TPMS(30)의 원하는 성능 특성들에 의존하여 이용될 수 있다. 제 1 공진기 빔(12(1))은 이 기술분야에서 알려진 방법들을 사용하여 공진 주파수(f ₁ =M/W)로 동조될 수 있다. 예로서, 제 1 공진기 빔(12(1))은 제 1 공진기 빔(12(1))의 단면 형태, 제 1 공진기 빔(12(1))의 단면 치수들, 제 1 공진기 빔(12(1))의 길이, 제 1 공진기 빔(12(1))의 단부에 부착된 질량(20(1))의 질량, 제 1 공진기 빔(12(1)) 상에서의 질량(20(1))의 위치, 및 제 1 공진기 빔(12(1))을 만들기 위해 사용된 재료들과 같은, 다수의 파라미터들 중 임의의 하나 이상을 변경함으로써 동조될 수 있다.

제 2 공진기 빔(12(2))은 그 후 0.1/W 내지 0.9/W 만큼씩 제 1 공진기 빔(12(1))의 제 1 공진 주파수(f ₁ )에 대해 오프셋되는 제 2 공진 주파수(f ₂ )로 동조되지만, 오프셋은 0.2/W 내지 0.8/W, 0.3/W 내지 0.7/W, 0.4/W 내지 0.6/W, 또는 0.45/W 내지 0.55/W일 수 있다. 제 2 공진기 빔(12(2))은 이 기술분야에 알려진 방법들을 사용하여 공진 주파수(f ₂ )로 동조될 수 있다. 예로서, 제 2 공진기 빔(12(2))은 제 2 공진기 빔(12(2))의 단면 형태, 제 2 공진기 빔(12(2))의 단면 치수들, 제 2 공진기 빔(12(2))의 길이, 제 2 공진기 빔(12(2))의 단부에 부착된 질량(20(2))의 질량, 제 2 공진기 빔(12(2)) 상에서의 질량(20(2))의 위치, 및 제 2 공진기 빔(12(2))을 만들기 위해 사용된 재료들과 같은, 다수의 파라미터들 중 임의의 하나 이상을 변경함으로써 동조될 수 있다.

TPMS(30)는 공진기 빔들(12(1)-12(n))에 대해 0.1/W 내지 0.9/W의 오프셋만큼 다른 공진기 빔들로부터의 오프셋으로 동조된 공진기 빔들을 가진 부가적인 포집기들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제 3 공진기 빔(12(3))은 .25/W 내지 .75/W만큼 제 1 공진 빔(12(1))의 공진 주파수(f ₁ )로부터 오프셋된 공진 주파수(f ₃ )를 가질 수 있지만, 제 4 공진기 빔(12(4))은 .25/W 내지 .75/W만큼 제 2 공진기 빔(12(2))의 공진 주파수(f ₂ )로부터 오프셋된 공진 주파수(f ₄ )를 가질 수 있고, 다른 오프셋들을 가진 부가적인 수의 공진기 빔들이 이용될 수 있다. 부가적으로, 방법은 또 다른 주어진 속도에서 타이어(36)의 회전 주기를 결정하는 단계 및 또 다른 주어진 속도에서 타이어(36)의 회전 주기(P)에 기초한 주파수 간격으로 둘 이상의 공진기 빔들의 공진 주파수를 동조시키는 단계를 포함할 수 있다. 부가적인 공진기 빔들은 다양한 상이한 속도들로 임펄스 움직임을 겪을 때 시스템에 보다 일관된 파워의 소스를 제공할 것이다.

예들

다음의 예들은 본 발명의 실시예들을 예시하기 위해 제공되지만 결코 그것의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

예 1 - W=8.45 ms를 갖고, 0.635/W의 공진 주파수 오프셋을 갖는 두 개의 에너지 포집기들을 가진 디바이스의 파워 출력.

시스템은 롤링 타이어에 의해 경험된 것과 유사한, 제 1 및 제 2 임펄스, 또는 임펄스 쌍 사이에서의 지연 간격들로 하나 이상의 포집기들에 임펄스들을 제공하도록 구성되었다. 이러한 시스템은 이들 임펄스 쌍들의 다양한 반복 레이트들에서 동작되었으며 포집기들의 출력 파워가 모니터링되었다. 기준 지점으로서 8.45 ms의 시간 폭(W)을 사용하여, 시스템은 581 Hz의 공진 주파수를 가진 진동 에너지 포집기를 갖고 로딩되었다. 7 내지 10 Hz(143 ms 내지 100 ms의 회전 주기와 같은)의 동작 주파수를 통해, 생성된 평균 파워는 4.3 uW이고, 거의 어떤 평균 파워도 7 및 8.5 Hz 회전 주파수에서 생성되지 않는다.

시스템은 그 후 두 개의 주파수들 사이에서 오프셋된, 포집기 공진 주파수들에서의 75 Hz 차이(또는 0.635/W, 기준 지점으로서 W=8.45 ms를 갖고)를 나타내는, 581 Hz의 공진 주파수를 가진 진동 에너지 포집기 및 506 Hz의 공진 주파수를 가진 제 2 진동 에너지 포집기와 맞춰진다. 도 6을 참조하면, 파선은 581 Hz의 공진 주파수를 가진 에너지 포집기에 대한 파워 출력을 도시하지만, 실선은 506 Hz의 공진 주파수를 가진 에너지 포집기에 대한 파워 출력을 도시한다. 시스템에서 0.635/W의 주파수 오프셋을 가진 두 개의 에너지 포집기들의 사용은 시스템으로부터 보다 균일한 파워 출력을 제공한다. 7 내지 10 Hz(143 ms 내지 100 ms의 회전 주기와 같은)의 동작 주파수를 통해 이러한 시스템으로부터 생성된 평균 파워는, 제로 평균 파워 생성의 대역들 없이, 9.9 uW였다.

바람직한 실시예들이 여기에서 상세히 묘사되고 설명되었지만, 다양한 수정들, 부가들, 대체들 등이 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 이루어질 수 있으며 이것들은 그러므로 이어지는 청구항들에서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다는 것이 관련 기술에서의 숙련자들에게 분명할 것이다.