(57)【要約】【課題】本発明は、数個の素子間での相対的な動作とともに作動する機械システムから生じるエネルギーを回収すること。【解決手段】機械システムの二つの部分の相対的な動作を補助するための装置（１０）、例えば、ボールベアリングまたは歯車装置は、可変キャパシタンスと装置を形成し、このようにして、機械エネルギーが回収されることおよび電気エネルギーに変換することができる。この目的を達成するため、前記装置の駆動素子（１２、１４）と被駆動素子（１８）のうちで少なくとも一つは、前記装置の伝導部それぞれに関して前記素子（１２、１４、１８）の相対的な動作中に変化可能な間隔によって離間される伝導帯（３２）を含み、前記伝導帯（３２）と前記伝導部（１２、１４、１８、３６）は異なる等電位面（Ｖ１、Ｖ）と接する。【選択図】図７Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対して可動し、かつ互いの間に空間（１６）を画定する少なくとも二つの駆動素子（１２、１４）と、
前記駆動素子（１２、１４）の動作により駆動され、これにより可動性の機械的な接触をしている前記空間（１６）における少なくとも一つのローリング素子（１８）と、
キャパシタンス変化を電気エネルギーに変換する手段とを備え
その装置（１０）が、少なくとも一つの伝導部と少なくとも一つの伝導帯とを備え、前記伝導帯が、前記伝導帯と前記伝導部の間のキャパシタンスが変化するように、前記伝導部から絶縁され、かつそれらの間で前記素子（１２、１４、１８）の相対的な変位中に、変化する間隔によってそれから離間した、可変キャパシタンスを有する装置（１０）。
【請求項２】
前記空間（１６）が、環状であって、前記駆動素子（１２、１４）は、互いに関して回転する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記駆動素子（１２、１４）が、平坦で、一方から他方へ平行に並進運動する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ローリング素子（１８）が、回転柱であり、前記駆動素子（１２、１４）の前記駆動面上に位置する歯と係合する歯をその表面上に含む請求項１から３のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項５】
変位の方向に沿って連続的に前記空間（１６）に位置する複数のローリング素子（１８）を含む請求項１から４のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項６】
前記ローリング素子（１８）間に配置され、前記空間（１６）においてスライドすることによって、ローリング素子により駆動されるスライディング素子（２８）をさらに含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも一つのローリング素子（１８）は、伝導部（１８ｃ）と絶縁部（１８ｉ）とを含み、スライディング素子（２８）は、ローリング素子（１８）の絶縁部（１８ｉ）の変位のため、ローリング素子（１８）の伝導部（１８ｃ）から変化可能な間隔に位置することができる伝導帯（２８２）を含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】
ローリング素子（１８）は、絶縁部（１８ｉ）と伝導部（１８ｃ）とを含み、駆動素子（１２）は、伝導帯、前記ローリング素子（１８）の絶縁部（１８ｉ）の変位のため、前記伝導帯と前記伝導部（１８ｃ）間で変化する間隔、を含む請求項１から６までのいずれかひとつに記載の装置。
【請求項９】
前記伝導帯を含む前記駆動素子（１２）の駆動面は、絶縁層（２０）に覆われている請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ローリング素子（１８）は、絶縁部分（１８ｉ）と複数の伝導部分（１８ｃ）を含む球体であり、駆動素子（１２）は、前記駆動素子（１２、１４）の変位の方向に平行に配置される少なくとも一つの伝導帯と伝導部（１２１、１２２）を含み、ローリング中に前記球体（１８）の異なる部分が前記駆動素子（１２）の前記伝導部と前記伝導帯と接触し、それらに接続されることができる二つの電位間で前記間隔を変化させる請求項１から６のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１１】
各ローリング素子（１８）は、変形可能でかつ、前記駆動素子（１２、１４）の相対的な動作が前記ローリング素子（１８）の変形を引き起こすように、空間（１６）において圧縮される場所に位置しており、前記ローリング素子（１８）は、少なくとも一つの伝導帯と伝導部（１８ｃ）を離間する絶縁部を含み、それらを離間する間隔は前記変形中に変化する請求項１から６のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１２】
前記駆動素子（１２、１４）の一つが、少なくとも部分的に伝導性である請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記駆動素子（１２、１４）の一つが、変位の方向に沿って前記伝導帯（１２ｃ）を離間する絶縁部を含み、前記ローリング素子（１８）は、前記ローリング素子（１８）と伝導帯（１２ｃ）間の間隔が変化するように、少なくとも部分的に伝導性である請求項１から６にいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１４】
前記伝導帯（１２ｃ）の間の間隔が、変位の方向に一定である請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記駆動素子（１２）の前記絶縁部（３０）が、前記ローリング素子（１８）がガイディング手段の間にとどまるように、前記駆動素子（１２）の前記駆動面に付随するガイディング手段上に位置する請求項１３から１４のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１６】
二つの離間された伝導帯間のキャパシタンス変化を測定する手段をさらに含む請求項１３から１５のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１７】
他の駆動素子（１４）は、少なくとも部分的に伝導性である請求項８から１６のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１８】
伝導帯と伝導部間のキャパシタンス変化を測定する手段をさらに含む請求項１から１７のいずれかひとつに記載の装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれかひとつに記載の装置の前記駆動素子の前記相対的な変位を含む可変キャパシタンスを生みだす方法。
【請求項２０】
可変キャパシタンスを生みだすための動作中に、その厚みが変化する絶縁帯によって互いから絶縁される二つの電気的に伝導性のある部分を含む前記動作を補助する装置（１０）の利用法。
【請求項２１】
前記補助装置がボールベアリングである請求項２０に記載の利用法。
【請求項２２】
前記可変キャパシタンスが電気エネルギーの回収のために使用される請求項２０または２１のいずれかひとつに記載の利用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変化が可動手段間において可動手段によって駆動される塊 (une masse)の動きから生じる非定値のキャパシタンスを有するシステムに関する。特に、本発明は、静電変換の実行中に、静電変換を介して電気エネルギーが回収される動作を補助する装置に関する。前記キャパシタンスの変化の他の利用法もまた提供され得る。
【背景技術】
【０００２】
多くの機械システムは、作動中、一つの素子を他の素子に関して作動させる。例えば、一つのボールベアリングは、二つの相対的な可動部からなり、その動作は摩擦を制限する素子の変位を引き起こす。前記システムは、摩擦を制限する機能と結果的に生じるエネルギーの損失を最適化し、そして前記機械動作のその伝達効果のみが考慮される。
【０００３】
しかしながら、二つの装置間の相対的な動作は、エネルギーを発生するものとしても知られている。例えば、ＷＯ  ０２／１０３８８１では、磁気原理を介して可動システムのエネルギーの回収を提案している。磁性塊（une masse magnetique）が固定されたガイドに関して振動で活動するというものであり、そして、それは、連続的な磁場変動、コイルを用いて電気エネルギーに変換される変化をもたらす。さらに、ＵＳ  ２ ２６６  ０５７、またはＵＳ  ３  ４１４  ７４２は、ローターの機械回転エネルギーを電気エネルギーに変換する静電変換について記載している。
【０００４】
すべての場合において、絶縁活動体（un objet anime isole）の変位から生じる機械エネルギーを電気エネルギーに変換することに関する。
【０００５】
【特許文献１】国際公開０２／１０３８８１号公報
【特許文献２】米国特許第２，２６６，０５７号公報
【特許文献３】米国特許第３，４１４，７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、数個の素子間での相対的な動作とともに作動する機械システムから生じるエネルギーを回収することを提案する。さらに概して言えば、本発明は、容量変化の生成とその利用法に関する。本発明は、ボールベアリングおよび歯車タイプの動作を補助するためのシステムを特定の用途として考えるが、同様の原理のいかなるシステムにも好適である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
その側面のひとつによれば、本発明は、互いに関して可動し、互いの間で空間を決める二つの駆動部を含む装置に関する。前記装置は、駆動部間の相対的な回転が環状の空間を決める、「ボールベアリング」タイプ、または、二つの相互に平行な駆動部の間で並進（translation）する、「スライドレール」タイプからなってもよい。
【０００８】
それらの動作によって、前記駆動素子は一つ以上の可動素子を前記空間で前記駆動部に関して相対的に動くようにロールさせる。具体的には、前記可動素子は球体または円柱である。前記変位は、関係する前記素子の表面にある歯にガイドされるか、制御されるか、または、前記空間に圧縮状態で位置する前記ローリング素子の変形と同時に起こる可能性がある。前記ローリング素子は、したがって、前記駆動素子と機械的に接触している。つまり、それらは、それらの間に、設けられ、かつそれらが駆動するスライディング素子をともなってもよい。
【０００９】
さらに、前記装置は、少なくとも一つの伝導部と一つの伝導帯を含み、それらは、それらの間で前記素子の相対的な変位に応じて変化可能な間隔により互いから離間される。もし伝導帯と伝導部のそれぞれ一つが異なる等電位面（un equipotentiel different）に位置するならば、キャパシタンス変化は前記装置の作動中に起きる。前記装置は、前記キャパシタンス変化を計測するための手段、および／または、前記キャパシタンス変化を、例えば、静電学上の原理により、電気エネルギーに変換するための手段からなってもよい。
【００１０】
前記伝導部と前記伝導帯が同一の素子上に位置していてもよく、また、二つの異なる素子上に位置していてもよい。前記伝導帯を除いて、数個の素子は、前記装置の主要部からなる伝導部を形成するために接触しているのが都合よい。  伝導部と伝導帯間の離間は、絶縁部を介して作られてよく、さらに、前記同一素子上の絶縁部により離間される数個の伝導帯、および／または、前記変位中に変化することも可能な前記間隔を有することが可能である。
【００１１】
本発明の様々な実施例が提供される。具体的には、前記ローリング素子は、それらの配置（orientation）に応じて、他の駆動素子の伝導部とともに駆動部の伝導帯から離れるか、または、包囲するか、あるいは、異なる間隔または電位に位置してもよい前記ローリング素子の伝導部を絶縁する絶縁部からなってもよい。別の実施例によれば、前記ローリング素子は、伝導性があり、少なくとも同一である前記駆動素子のひとつであり、前記変位中に、前記ローリング素子は、変位の方向に沿って位置する前記伝導帯から離れるか、あるいは、前記伝導帯を包囲する。
【００１２】
本発明はまた、前記装置の前記素子の相対的な変位を介して、電気エネルギーに変換することが可能な一つ以上の可変キャパシタンスを生みだす方法に関する。
【００１３】
他の側面によれば、本発明は、可変キャパシタンスを生みだすための前記動きを補助するための装置の利用法、具体的には、ボールベアリング、ベアリング、またはスライドレールに関する。電気エネルギーへの変換のような様々な用途が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、このようにして、互いに関して相対的に可動する少なくとも二つの面の間で、ローリングまたはスライディングを介して動作する一つ以上のローリング素子により生みだされるキャパシタンス変化から、電気回路、センサー、または他のものを供給するために使用される電気エネルギーを、静電法を介して、生みだすことが可能である。前記キャパシタンスの変化は、例えば、電子機器のための可変キャパシタンスの生成、前記ローリング素子の位置のセンサーとしての直接的な計測、角度位置、または機械的なベアリングのアーマチャーの回転のスピードの計測など、様々なタイプの用途に用いられることができる。
【００１５】
このように、ローラーベアリングの電気エネルギーを生成するために使用されることが可能であるキャパシタンス変化を生みだす前記ローリング素子を活用して動作中の部分を誘導および供給すること、および存在する機械的なベアリングに前記原理を適用することが可能である。さらに、本発明による前記装置は、逆方向の動作をすること、すなわち、電気エネルギー源から機械的な動作を生みだすこと、および機械的なアクチュエーターを製造すること、が可能である。
【００１６】
前記ローリング部は、本発明によれば、二重目的の対象（ｌ’objet d’un double emploi）、機械的なガイド、および容量変化のジェネレータ（generateur）である。さらに、それらは変形可能であってもよい。
【００１７】
本発明による前記システムはまた、機械的な加速(accelerations mecaniques)、流体運動、または他のものから発生する、自由なローリング動作からそのエネルギーを回収することを可能にする。例えば、本発明によるボールベアリングの回転中の軸は、加速の影響下にあるとき、前記ボールの動作、同様にその慣性のため外側のリングの動作を生み出す。その結果、電気エネルギーに変換可能であるキャパシタンス変化が起きる。このようにして、外部のものとの接続なしに、軸上にエネルギーを有することが可能であり、消費者装置まで電気エネルギーをもたらすための特定の電源および電気伝導体を供給することが、もはや必要とされない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の特徴と利点は、以下の記載を読み、添付の図面を参照することによって、より理解される。ただし、これらの記載と添付の図面は例示であり、限定するものではない。
【実施例】
【００１９】
互いに関して動作している二つの部分を含む機械システムには、前記変位が補助されることが可能な装置が、具体的には摩擦を制限するために、存在する。このように、図１Ａに描写されるような、ベアリングまたはボールベアリングタイプの装置１は、通常、二つの素子２を含み、それらは、接触なしに互いに関して回転し、前記システムの前記動作部の各々に接続され、それらの間に、動作中にその空間の中の一つ以上の円柱または球体の被駆動素子３がロールする内部の空間を画定する。
【００２０】
前記駆動素子と同様に前記ローリング素子に、このタイプ、接触する前記素子間にスライドすることが防止されることが可能な係合と決められた間隔を保持するためにさらなる手段を用いずに前記ローリング素子間に維持される前記間隔の歯を備えることは有利であることができる。図１Ｂにおいて、そのような装置４は、前記システムの前記部分と接続され、歯を備え、互いに関して並進運動する、二つの第１素子５を含む。そして、それらの間に、第１駆動素子５と係合可能な歯を備えた第２素子６が回転することができる空間を画定する。
【００２１】
この二つの説明される例は、数個の別形を有してもよい。図１Ａにおける回転する前記ベアリングは、二つの平面間に位置する前記円柱を駆動し、一方が他方に対して平行に並進運動する二つの平面を有するスライディング補助として、丸太の上での移動の方法で、作られてもよい。図１Ｃに説明されるほかの実施例は、相対的な可動素子、ここでは、第３素子９に関して可動する二つの棒８を含む球体の被駆動素子７のためのガイディングケージ（une cage de guidage）の存在に関する。さらに、すべての前記可動素子２、５、８、９または、それらのうちの数個は、そのような前記機械システムの部分、前記単独の被駆動素子３、６、７によって提供される前記補助を形成してもよい。
【００２２】
本発明は、図２から図７に描写される例１０のすべての装置に適用されてもよい。それらは、独立していてもよく、または、より複雑なシステムの動作を補助してもよい。より複雑なシステムは、少なくとも二つの駆動素子１２、１４を含み、それらが互いに関して可動し、それらの間に空間１６を決め、そこでは、少なくとも一つの被駆動素子１８が前記駆動素子１２、１４の前記相対的な動作中のローリングを介して動くものである。前記被駆動素子１８は、実際には、その機械的な接触を介してそれぞれの前記駆動面と接するのみである。前記の様々な素子１２、１４、１８の配置とそれらの形状は前記装置の利用法によって決まる。
【００２３】
本発明によれば、前記素子１２、１４、１８のうちの一つは、電気的に絶縁している伝導帯、具体的には、絶縁部の存在を介し、一つ以上の複数の他の素子のレベルか、または、同一の素子内に位置することが可能な前記装置１０の伝導部を、含む。電位差は、このように、前記関係する素子の前記伝導帯とそのような前記装置１０の前記伝導部の間に作り出される。本発明によれば、前記伝導帯はある一定の間隔によって前記伝導部から離間されており、そして、前記装置は、前記駆動素子の相対的な変位中に、ひいては前記被駆動素子の回転中に、その間隔が変化するように配置される。
【００２４】
その間隔の変化は、前記伝導帯／伝導部のアセンブリの前記キャパシタンスの変化と一体となっており、それらの間の前記素子１２、１４、１８の前記相対的な動作中、時間および／または空間における前記キャパシタンスの変化は生み出される。それは、計測され、および／または、適切な手段を介して電気エネルギーに変換されることが可能であり、その例として、ここでは詳細な説明を省くが、Meninger S et coll.:≪Vibration-to-electric Energy Conversion≫, IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) System; 2001,9(1):64-76 が知られている。
【００２５】
間隔変化により、前記伝導部と前記伝導帯は、その寸法が物理的に変化する絶縁空間、または、前記変位に応じて結果的に生じる誘電率が異なる値を取るように、様々の相対的な配置を取ることが可能である、不連続の誘電体媒質(un milieu dielectrique discontinu)を含む固定された空間、によって離間される。具体的には、前記誘電体媒質は、絶縁域と伝導域を含む。前記伝導帯と伝導部間に位置する前記絶縁域における電子の経路が、前記伝導域の位置（図２Ａ参照）に応じて異なるように、前記絶縁域は、前記伝導帯（各部）を延長することが可能であるか、または、それから離間されるものである。実際には、伝導“帯”と伝導“部”は、必ずしも物理的な要素と一致している必要はないが、前記装置の動作とその構成要素の配置に応じて、本発明による前記装置の異なる部分と一致していてもよい。
【００２６】
前記伝導帯は、このように、変位の方向に絶縁部と交互に、駆動素子または被駆動素子に組み込まれてもよい。前記伝導部は、ほかの素子、そしてさらに、前記必要な伝導帯と絶縁部を除く前記装置のアセンブリ、からも全体に構成されてもよい。前記間隔変化は、前記被駆動素子内に、または、その動作のため、発生する可能性がある。前記間隔の変化は、伝導帯と伝導部を離間する絶縁部の適切な位置決めによって提供されてもよい。
【００２７】
簡単な例として、図２Ａを考慮すれば、伝導性の前記駆動素子１４は、伝導性があり絶縁層で覆われた前記駆動素子１２に対して平行にスライドしている。その相対的なスライディング動作は前記ローリング素子１８を駆動する。そのローリング素子は、互いに関して前記駆動素子１２、１４のどんな変位も可能にする球体か、あるいは、軸上で垂直な並進を可能とする円柱であってもよい。前記ローリング素子は、伝導部１８ｃと絶縁部１８ｉを含む。回転のため、前記伝導帯１２の前記電位と前記伝導部１４の電位間の前記間隔は、前記伝導部１４を延長する前記伝導部１８ｃの場所に応じて異なる。（それは、固定された間隔によって離間される前記駆動素子１２、１４間の結果として生じる誘電率が変化することを意味する。）したがって、前記駆動素子１２、１４間のキャパシタンスは変化し、適切な手段で確認および計測することができる。静電法を介して、このようにして、前記表面１２、１４の前記変位と関係がある機械エネルギーの一部を電気エネルギーに変換することが可能である。
【００２８】
前記絶縁部１８ｉと伝導部１８ｃの構造によれば、もし前記駆動素子１２、１４間の電気接触が可能でないならば、例えば、もし前記絶縁部１８ｉが前記ローリング素子１８の円周の半分以上を含むならば、前記駆動素子１２の一つである絶縁層２０を覆わないことが可能である。
【００２９】
図２Ｂでは、前記実施例の別形は、実際に駆動素子１４の一つからなる前記伝導部を延長する、伝導性のある被駆動素子１８を全体に含んでもよい。絶縁層２０で覆われている他の駆動素子１２は、さらに、この場合、前記ローリング素子１８の変位の方向に前記伝導帯１２ｃを離間する絶縁部１２ｉを含む。前記駆動素子１２、１４の相対的な変位中に、前記ローリング素子１８は、前記伝導帯１２ｃまたは前記絶縁体１２ｉ上を通過し、前記伝導部１４、１８と伝導帯１２ｃ間の間隔は、前記絶縁層２０の最小の厚みと前記絶縁部１２ｉの幅の半分以上の間で変化し、このようにしてキャパシタンス変化を生みだす。
【００３０】
図２Ｃでは、さらに、前記実施例の別形は、二つの可変キャパシタンスが同時に作られることを可能にする。絶縁部１２ｉは、ここでは、異なる等電位面Ｖ１とＶ２を接続する伝導帯１２ｃ１と１２ｃ２を離間するのにちょうど十分な厚さに減少される。前記キャパシタンス変化は、前記被駆動素子１８が、第２駆動素子１２の等電位面Ｖ１またはＶ２のどちらかで、第１駆動素子１４の定電位Ｖに接近するという事実に固有のものであり、このようにして、電位Ｖおよび電位Ｖ１とＶ２間のキャパシタンス変化を生みだし、あるいは、キャパシタンス変化は、前記伝導部１２ｃの様々な電位Ｖ１とＶ２間に発生することができる。
【００３１】
前記絶縁部１２ｉは、前記被駆動素子１８のローリングの方向に対して垂直な一定間隔の線を、または、もし球体形状の前記ローリング素子による双方向の変位が可能であるならば、格子縞模様を、形成するという利点がある。  同一の駆動素子１２に対して二つ以上の等電位面を有する、他の形状も可能である。
【００３２】
ほかの別形は、図３Ａと３Ｂに説明されており、前記駆動素子１２の一つは“物理的に”離間される伝導帯１２１、１２２を含む。ここでは再び、前記球体のローリング素子１８は、球体の配置に応じて、異なる電位に位置する前記伝導帯１２１、１２２を離間する間隔をおおよそ覆う絶縁部１８ｉを含む。前記駆動素子１４が二つの駆動棒に対して平行に動く時、前記ボール１８はロールし、その伝導部１８ｃは、前記棒１２１、１２２のいずれか一方または他方、そして、そのため、電位Ｖ１及びＶ２のどれかと、機械的接触により電気的に接続される。二つの電位Ｖ１及びＶ２を離間する間隔は、前記キャパシタンスと同様に変化する。前記被駆動素子１８の絶縁部１８ｉの形状とサイズは、もちろん、所望される結果に応じて、例えば、前記様々なローリング素子１８の伝導素子１８ｃ間の前記キャパシタンス変化にとってより好ましい効果を得るために、適合させることができる。
【００３３】
注目すべきは、前記実施例において、例えば、内蔵センサーのような電気エネルギーを使用するための手段を用いて、前記キャパシタンス変化を前記ローリング素子１８において直接使用することが可能であることである。
【００３４】
被駆動素子１８の内部のそのような利用法はまた、変形可能な素子１８について同じと考えてもよい。図４に説明されるひとつの実施例によれば、前記ローリング素子１８は、例えば、所々に金属被覆された重合体のボール１８ｉのような、伝導部１８ｃを包含する変形可能な円柱または球体を含む。前記駆動部１４が前記駆動部１２と平行に動く時、空間１６に圧縮状態で位置する前記被駆動素子１８は、一方向または双方向に、変形し、ロールする。その変形は、前記の様々な伝導部１８ｃ間の間隔変化、ひいては、キャパシタンス変化をもたらし、例えば、センサーに電力を供給するのに（pour alimenter un capteur）使用されるために、前記被駆動素子１８それ自体の内部に電気を生みだすことができる。前記実施例ではまた、周辺の伝導性の接触を用いて、キャパシタンス変化、または外部に向かって電気エネルギーをもたらすことが可能である。
【００３５】
一般に、前記キャパシタンス変化は、ローリング素子１８の内部、および／または、ローリング素子の間、または、前記被駆動素子１８と駆動素子１２、１４の間、または、前記駆動素子１２、１４の内部、または空間１６において、起こる可能性がある。さらに、被駆動素子の形状のすべては、固体円柱または変形可能な円柱、鋸歯状の歯車または鋸歯状の円柱、固体球または変形可能な球体を考えられることが可能である。前記駆動素子１２、１４は、通常個体であり、絶縁可能な部分を含む伝導性の金属において作られる。動作の構造、および前記駆動素子の性質によれば、前記ローリング素子１８は、表面上に部分的に金属被覆された絶縁物質、または伝導性の挿入物（inserts）を含む物質、に製造されてもよく、または、絶縁性、および伝導性の部分をさらに含んでいてもよい。
【００３６】
図５では、具体的に、さらなる形状の、第２スライディング被駆動素子２８とローリング被駆動素子１８を関連づけることが可能である。前記駆動素子１２、１４に関して前記スライデイング素子２８の相対的な位置は、回転との組み合わせなしに、前記変位の方向に変わるのみである。逆に、軸または点の周りを回転中に、前記ローリング素子１８は、前記スライディング素子２８に異なる面を引き合わせる。具体的には、前記駆動素子１２、１４と前記ローリング素子１８のその連続的な部分は同一の電位Ｖにあるので、そのスライディング素子２８は、異なる等電位面Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の三つのゾーン２８１、２８２、２８３（２８１については前記駆動素子１２、１４の影響を、２８２、２８３については主に二つの連続的なローリング素子１８の影響を、それぞれ受けている）を有していてもよい。前記ローリング素子１８の前記伝導部１８ｃと前記スライディング素子２８の対応するゾーン２８２、２８３間の間隔によれば、すなわち、前記ローリング素子１８の絶縁部１８ｉの相対的な位置によれば、キャパシタンスは異なり、キャパシタンス変化は、ＶとＶ２またはＶ３の間で生みだされる。同様に、前記の様々な等電位面Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は、すべて、二つずつであることがわかり、キャパシタンス変化は電気エネルギーをスライディング素子２８内に配置されるようにする。
【００３７】
もちろん、電位一つずつの間のキャパシタンス変化を増幅するため、ＶとＶ１の間のキャパシタンス変化が生み出されるように、あるいはＶ２（またはＶ３）とＶの間で生みだされるキャパシタンス変化と一致して、前記スライディング素子２８と前記素子１２、１４のその駆動表面の間に構造を有することが可能である。
【００３８】
ここまで、前記駆動素子が一方から他方に対して平行にスライドする“スライドレール”構造について記載してきたが、本発明は、前記駆動素子１２、１４が互いに対して回転する前記“ボールベアリング”構造にも全く同様に当てはまる。そして、さらに上記実施例は、説明される前記駆動素子を“内側に曲げること”によって、そして環状の空間１６を形成するために前記駆動素子を包囲することによって、すぐに適合する。
【００３９】
実施例は図６に詳述される。環状の空間１６は、伝導性の駆動素子１２に関して前記軸１４の相対的な回転を介して伝導性の被駆動素子１８の誘導されるローリングを可能にする。中央部１４は、リング１２に関して、軸１４のある一定の角度の位置において、大きなキャパシタンスを、ほかでは、小さなキャパシタンスを形成するような方法で分布される伝導性のセクター（secteurs）の離間を可能にする絶縁性の部分１４ｉを含む。もしこれらの伝導性のセクターが二つの等電位面Ｖ１とＶ２に一緒に組み立てられるなら、前記二つの等電位面の間のキャパシタンスの時間的変化は、前記素子１２、１４、１８のそれぞれの相対的な回転中に得られる。
【００４０】
また、同一の電位にすべての前記セクターを一緒に組み立てる駆動素子１２と前記軸１４の間のキャパシタンス変化を得ること、例えば、Ｖ１とＶ２を短絡化することによって、および前記回転素子１４とその外側の素子１２間のキャパシタンス変化を想定すること（visualisant）によって、も可能である。
【００４１】
またこの実施例において、さらなる変位は、回転軸に対して垂直な方向に、前記駆動装置１２、１４の並進と組み合わされることができる。
【００４２】
この実施例において、図２Ｃの実施例の場合のように、前記軸の外面上に格子縞模様または線を位置付けることが可能である。さらに、もし前記外側部分１２に電気エネルギーを有することが望まれるならば、その役割は、例えば、格子縞模様の前記リング１２の内面のコーティングで打ち消される可能性がある。
【００４３】
具体的には、回転構造のため、側面のガイドは、前記ローリング素子１８が、その回転中に前記空間１６から出てくることを防止するように、前記駆動素子１２、１４のどちらか一方、または両方の上に、しばしば存在する。そのため、このタイプのガイドをさらにうまく利用することが可能である。
【００４４】
このようにして、例えば、図７に説明される装置において、前記ローリング素子１８と前記駆動面１２、１４は、伝導性で、および同一の電位Ｖにある。平面に描かれているが、前記構造は“ボールベアリング”に使用されることができる。そのため、前記面１２、１４は環状で、例えば、５．５ｃｍの内径および７．５ｃｍの外径を有する環状形状であって、具体的には、長さが２４ｃｍで幅が２.５ｃｍの外側のローリング面１４であってもよい。説明される前記骨組み内部には、前記被駆動素子は、直径ｄ＝１ｃｍおよび長さE＝２ｃｍの伝導性の円柱１８がある。前記駆動面のひとつは、少なくともガイド手段に付随している。いかなる摩擦も防止するために、前記ガイド手段の間の自由な空間は、前記円柱１８の長さＥよりも長いことが好ましい。
【００４５】
前記駆動素子１２のひとつに付随する前記ガイド手段３０は絶縁体で、伝導帯３２を除いて、一方から他方まで絶縁性であり、前記ローリング素子１８の変位の方向に沿って位置付けられる。前記伝導帯は、壁３０に組み入れられるか、又は、突出させてもよい。しかしながら、最小のギャップｈは、前記伝導帯３２とローラー１８間の動作中に、供給されねばならず、少なくともそれらにとって、キャパシタンス変化の計測および／または使用に役立つ。図例において、前記ギャップｈが約０．１ｍｍであるのは有利である。
【００４６】
前記ローリング素子１８の動作をより正確に誘導するために、ガイド手段３４は、ほかの駆動素子１４のどちらか側上に、例えば、突起に位置づけられてもよい。さらに、前記ギャップｈの間隔を提供するため、伝導帯３２を有する前記ガイド素子３０を含む前記駆動素子１２上にスペーサー（une butee）３６を位置付けることも可能である。
【００４７】
その機械的な接触のため、前記被駆動素子１８と駆動素子１２、１４、３６（随意に前記ガイド手段３４も同様に）は同一の等電位面Ｖにある。前記外側のリング１４が前記円柱１２の回りを動く時、前記素子１８は回転およびロールされる。それらは、交互に前記伝導帯３２の前を通過する。前記伝導帯３２の数は、前記ローリング素子１８の数の倍数であって、前記環状の空間１６の周囲に沿う各側に一様に分布される、例えば、６個のローリング素子と１２組の伝導帯３２である、のは有利であり、前記ローリング素子１８は、例えば挿入物により提供されてもよい。前記伝導帯３２は、前記装置１０の等電位面Ｖと異なる、一つ以上の等電位面Ｖ１、Ｖ２と連結していてもよい。すなわち、駆動素子１２、１４と被駆動素子１８である。前記ローラー１８の変位はまた前記等電位面Ｖと前記伝導素子３２間のキャパシタンス変化を生みだす。電気エネルギーの回収に使用できる変化であり、前記の様々な伝導素子３２と等電位面Ｖの前記の様々な素子間の電圧を連続的に適用することにより、アクチュエーターとして前記構造１０を相互に利用しやすい。
【００４８】
前記実施例において、前記不連続の素子３２を連続する伝導層に、および、全体的に伝導性であるローリング体１８を伝導性のセクターと絶縁性のセクターを含むローリング体に、代えても提供され得る。
【００４９】
説明される好ましい実施例によれば、前記伝導帯３２は、一列に並べられるとき前記ローリング素子１８の端面によって９０％まで覆われてもよく、および、ローリング段階中にこれらの同一の素子から全体的に分かれ出てもよい。  例えば、それは、ローリング方向に１ｃｍの間隔をあけるＬ側上の１ｃｍの正方形に関し、厚みｅ＝０．１ｍｍを有し、絶縁壁３０に配置され、底面から一定の間隔を空けられていて、ここでは、ｌが１ｍｍとして前記スペーサー（la butee）３６の突起により示される。他の実施例すべてに関しては、通常の技術が本発明による前記装置１０を製造するために使用されてよく、具体的には、機械的な機械加工（フライス盤、旋盤、スパーク加工、など）、またはモールディング（le moulage）が前記の様々な素子を作られることを可能にする。原料の選択は、作られるものの利用法次第である。
【００５０】
二つの一定の間隔を空けられた構成要素間のキャパシタンスＣは、間隔Ｄにより間隔をあけられるε０空気の誘電率と前記構成要素上のＳ面により、Ｃ＝ε０・Ｓ／Ｄ  により与えられる。
【００５１】
前述の構造において、覆われるためのＤ＝ｈ＝０．１ｍｍの間隔を有する前記面３２の前を定期的に通過する６個のローリング円柱１８を有する、前記伝導素子３２の電位と前記ローリング素子／駆動素子のアセンブリの間に最大のキャパシタンスがある：
【数１】
2009500995.tif 000003
【００５２】
最小のキャパシタンス、それ自体は、主に前記伝導素子３２上の前記面と駆動素子１２、３６からなる：
【数２】
2009500995.tif 000004
【００５３】
このキャパシタンスＣminは、前記伝導素子３２に対して丸みのある形状を取ること、またはその中央のみが伝導性の駆動面１２を用いること、により自然に最小限に抑えられることができる。エネルギー回収のためのこの改良は実施されるが、製作の簡潔さと頑健性（la robustesse）に被害が及ぶ。さらに、上記でなされた選択は、存在するローリングベアリング（または動作を補助するほかのいかなるシステム）が本発明による装置になるように適合されることを可能にする。
【００５４】
Ｕ＝Ｖ−Ｖ１＝１５Ｖと等しい電圧をチャージすることで “一定の充電で (a charge constante) ”として知られる動作に対して、サイクル毎に回収されることが可能なそのエネルギーは、したがって：  
【数３】
2009500995.tif 000005
である。
【００５５】
前記軸１２の１回転に対して、前記の使用と並行する、ＶとＶ１の間、およびＶとＶ２の間の容量変化中に、２×３サイクルの容量変化がある。したがって、６×７．３５＝４４．１μＷが回転／秒ごとに、すなわち、毎分１５００回転に対して、１．１ｍＷが得られる。もし１５Ｖの充電電圧を取る代わりに、１００Ｖが取られるなら、毎分１５００回転の同一スピードに対して４９ｍＷが得られる。これらのふたつの電力は、一つ以上のセンサー、同様にデータの無線送信を供給するために十分なエネルギーを回収するのに十分である。
【００５６】
実際に、それは前記充電電圧を電気エネルギーの要求に適応させるのに十分である。しかしながら、より多くの電気エネルギーが作り出されれば、より多くの機械エネルギーが前記軸１２に吸収され、ひいては、前記装置１０の自然の動作を阻害するリスクがより高くなるということを念頭に置くことが必要である。
【００５７】
その規模（le dimensionnement）は、その利用法に応じて様々な値を取ってもよい。具体的には、その寸法は、大型トラックタイプの車両の車軸に対しては大いに増大されうるし、また時計製造における用途に対しては大いに制限されうる。さらに、説明される前記の様々な実施例の別形は組み合わされてもよい。
【００５８】
本発明によれば、このようにして、互いに関して相対的に可動する少なくとも二つの面の間で、ローリングまたはスライディングを介して動作する一つ以上のローリング素子により生みだされるキャパシタンス変化から、電気回路、センサー、または他のものを供給するために使用される電気エネルギーを、静電法を介して、生みだすことが可能である。前記キャパシタンスの変化は、例えば、電子機器のための可変キャパシタンスの生成、前記ローリング素子の位置のセンサーとしての直接的な計測、角度位置、または機械的なベアリングのアーマチャーの回転のスピードの計測など、様々なタイプの用途に用いられることができる。
【００５９】
このように、ローラーベアリングの電気エネルギーを生成するために使用されることが可能であるキャパシタンス変化を生みだす前記ローリング素子を活用して動作中の部分を誘導および供給すること、および存在する機械的なベアリングに前記原理を適用することが可能である。さらに、本発明による前記装置は、逆方向の動作をすること、すなわち、電気エネルギー源から機械的な動作を生みだすこと、および機械的なアクチュエーターを製造すること、が可能である。
【００６０】
前記ローリング部は、本発明によれば、二重目的の対象（ｌ’objet d’un double emploi）、機械的なガイド、および容量変化のジェネレータ（generateur）である。さらに、それらは変形可能であってもよい。
【００６１】
本発明による前記システムはまた、機械的な加速(accelerations mecaniques)、流体運動、または他のものから発生する、自由なローリング動作からそのエネルギーを回収することを可能にする。例えば、本発明によるボールベアリングの回転中の軸は、加速の影響下にあるとき、前記ボールの動作、同様にその慣性のため外側のリングの動作を生み出す。その結果、電気エネルギーに変換可能であるキャパシタンス変化が起きる。このようにして、外部のものとの接続なしに、軸上にエネルギーを有することが可能であり、消費者装置まで電気エネルギーをもたらすための特定の電源および電気伝導体を供給することが、もはや必要とされない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】様々な動作補助システムを説明する図である。
【図１Ｂ】様々な動作補助システムを説明する図である。
【図１Ｃ】様々な動作補助システムを説明する図である。
【図２Ａ】本発明による装置の実施例の別形を示す図である。
【図２Ｂ】本発明による装置の実施例の別形を示す図である。
【図２Ｃ】本発明による装置の実施例の別形を示す図である
【図３Ａ】本発明による前記装置の他の別形を示す図である。
【図３Ｂ】本発明による前記装置の他の別形を示す図である。
【図４】本発明による装置の他の実施例を示す図である。
【図５】本発明による装置の他の実施例を示す図である。
【図６】本発明による装置の他の実施例を示す図である。
【図７Ａ】本発明による装置の他の実施例の様々な図である。
【図７Ｂ】本発明による装置の他の実施例の様々な図である。
【図７Ｃ】本発明による装置の他の実施例の様々な図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    装置
１２    駆動素子
１４    駆動素子
１６    空間
１８    ローリング素子
１８ｃ  伝導部
１８ｉ  絶縁部
１２１  伝導帯（部）
１２２  伝導帯（部）
２０    絶縁層
２８    スライディング素子
２８２  伝導帯（ゾーン）
３０    絶縁部
【図１Ａ】
2009500995.tif 000006
【図１Ｂ】
2009500995.tif 000007
【図１Ｃ】
2009500995.tif 000008
【図２Ａ】
2009500995.tif 000009
【図２Ｂ】
2009500995.tif 000010
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2009500995.tif 000012
【図３Ｂ】
2009500995.tif 000013
【図４】
2009500995.tif 000014
【図５】
2009500995.tif 000015
【図６】
2009500995.tif 000016
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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2009500995.tif 000021
2009500995.tif 000022
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