ITUB20152657A1 - Systems and methods for collecting kinetic energy and generating electricity integrated in portable electronic devices using the accelerations to which they are subjected. - Google Patents

Systems and methods for collecting kinetic energy and generating electricity integrated in portable electronic devices using the accelerations to which they are subjected. Download PDF

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Arturo Bartoli
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Alessio Santoro
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Description

CAMPO DELL’INVENZIONE FIELD OF THE INVENTION

La presente invenzione tratta di sistemi e metodi per la raccolta di energia cinetica e generazione di energia elettrica integrati in dispositivi elettronici portatili utilizzando le accelerazioni a cui sono soggetti, The present invention deals with systems and methods for the collection of kinetic energy and generation of electrical energy integrated in portable electronic devices using the accelerations to which they are subject,

TECNICA NOTA TECHNIQUE NOTE

La tecnica nota nei sistemi di raccolta dell'energia cinetica in dispositivi elettronici portatili, prevede l'utilizzo di tecnologie piezoelettriche costose ed inefficienti, o tecnologie ad induzione elettromagnetica a magneti permanenti pesanti ed ingombranti, che al momento ne precludono una implementazione ed una commercializzazione diffusa, The known technique in kinetic energy collection systems in portable electronic devices involves the use of expensive and inefficient piezoelectric technologies, or electromagnetic induction technologies with heavy and bulky permanent magnets, which currently preclude their implementation and widespread marketing. ,

Una branca di sistemi di raccolta dell'energia cinetica in dispositivi elettronici portatili prevede l'utilizzo di elementi piezoelettrici, tecnologia molto costosa ed inefficiente, che sfrutta le deformazioni di detti elementi piezoelettrici per produrre una differenza di potenziale successivamente condizionata ed utilizzata dal dispositivo. Questi elementi piezoelettrici infatti raggiungono livelli di efficienza accettabili esclusivamente in un ristretto intervallo di frequenze di risonanza, impossibile da raggiungere con le vibrazioni a cui sono solitamente soggetti i dispositivi elettronici portatili. L'utilizzo di elementi piezoelettrici a film sottile, aumenta lievemente l'efficienza fuori dal campo di risonanza, ma incrementa esponenzialmente i costi, senza tuttavia garantire produzioni energetiche che li giustifichino. A branch of kinetic energy collection systems in portable electronic devices involves the use of piezoelectric elements, a very expensive and inefficient technology, which exploits the deformations of said piezoelectric elements to produce a potential difference subsequently conditioned and used by the device. These piezoelectric elements in fact reach acceptable efficiency levels only in a narrow range of resonance frequencies, impossible to reach with the vibrations to which portable electronic devices are usually subjected. The use of thin-film piezoelectric elements slightly increases efficiency outside the resonance range, but exponentially increases costs, without however guaranteeing energy production that justifies them.

Un'altra branca di soluzioni per la raccolta dell'energia cinetica in dispositivi elettronici portatili si basa su induzione elettromagnetica, solitamente utilizzando uno o più magneti che oscillano rispetto a degli avvolgimenti su cui viene indotta quindi una variazione di flusso magnetico e di conseguenza una corrente. L'ottimizzazione di detti sistemi ad induzione elettromagnetica, pur prevedendo la sospensione dei magneti con campi magnetici contrapposti o molle al fine di sfruttare anche piccole accelerazioni, non produce sufficiente energia a meno di non aumentare considerevolmente le dimensioni dei magneti e quindi la massa oscillante soggetta ai movimenti. Esistono infatti generatori esterni da applicare a dispositivi elettronici portatili come gli smartphone, che però non trovano mercato a causa degli elevati pesi ed ingombri, anche se proporzionali ad una produzione energetica quasi accettabile. Another branch of solutions for the collection of kinetic energy in portable electronic devices is based on electromagnetic induction, usually using one or more magnets that oscillate with respect to the windings on which a variation of magnetic flux and consequently a current is induced. . The optimization of said electromagnetic induction systems, while providing for the suspension of the magnets with opposing magnetic fields or springs in order to exploit even small accelerations, does not produce sufficient energy unless the size of the magnets and therefore the subject oscillating mass are considerably increased. to movements. In fact, there are external generators to be applied to portable electronic devices such as smartphones, which, however, cannot find the market due to the high weight and dimensions, even if proportional to an almost acceptable energy production.

Utilizzando invece sistemi ad induzione elettromagnetica compatti, integrabili direttamente all'interno del dispositivo elettronico portatile, si ha una produzione energetica insufficiente ed inadeguata ai consumi di detto dispositivo. By using, on the other hand, compact electromagnetic induction systems, which can be integrated directly into the portable electronic device, there is insufficient energy production which is inadequate for the consumption of said device.

In ogni caso detti sistemi ad induzione elettromagnetica occuperebbero prezioso spazio all 'interno del dispositivo elettronico portatile, che per mantenere le stesse dimensioni dovrebbe sacrificare pesantemente dimensioni e capacità della batteria interna, riducendo di conseguenza l'autonomia e mancando quindi lo scopo principale della tecnologia, ovvero aumentare 1'autonomia del dispositivo. In any case, said electromagnetic induction systems would occupy precious space inside the portable electronic device, which in order to maintain the same dimensions would have to heavily sacrifice the size and capacity of the internal battery, consequently reducing the autonomy and thus missing the main purpose of the technology. or increase the autonomy of the device.

Nessuna delle tecnologie fin ora descritte infatti, ha trovato mercato o sbocco tecnologico. In fact, none of the technologies described so far has found a market or technological outlet.

Il motivo è da ricercare nella mancanza di una visione d'insieme, infatti il sistema di raccolta cinetica è sempre visto come un blocco a se, indipendente dal dispositivo esistente. The reason is to be found in the lack of an overall vision, in fact the kinetic collection system is always seen as a block in itself, independent of the existing device.

OBIETTIVI E VANTAGGI OBJECTIVES AND ADVANTAGES

La presente invenzione, soluzione dei problemi sopra citati, è caratterizzata da un sistema ad induzione elettromagnetica pensato per integrarsi col dispositivo elettronico portatile da alimentare, The present invention, solution of the aforementioned problems, is characterized by an electromagnetic induction system designed to integrate with the portable electronic device to be powered,

Utilizza infatti non solo i generatori di campo magnetico come massa oscillante, ma integra, all'interno della massa oscillante, accumulatori di energia elettrica e componentistica del dispositivo stesso. In fact, it not only uses the magnetic field generators as an oscillating mass, but also integrates, within the oscillating mass, electrical energy accumulators and components of the device itself.

Alcuni obiettivi e vantaggi della presente invenzione sono; Some objectives and advantages of the present invention are;

a) aumentare 1'energia prodotta dal dispositivo integrando la sua componentistica nella massa oscillante del sistema di raccolta di energia cinetica, senza quindi aggiungere complessivamente peso ed ingombro. L'energia producibile è quindi scalabile con il peso e le dimensioni del dispositivo stesso; a) increasing the energy produced by the device by integrating its components into the oscillating mass of the kinetic energy collection system, without therefore adding overall weight and bulk. The energy that can be produced is therefore scalable with the weight and dimensions of the device itself;

b)di alimentare dispositivi elettronici portatili energivori e rendere la produzione di energia elettrica proporzionale alla capacità degli accumulatori interni di energia elettrica, senza necessità di incrementare linearmente il peso dei generatori di campo magnetico; b) powering energy-intensive portable electronic devices and making the production of electricity proportional to the capacity of the internal electric energy accumulators, without the need to linearly increase the weight of the magnetic field generators;

c)di utilizzare generatori di campo magnetico caratterizzati da peso, ingombro e costo molto inferiori rispetto alle soluzioni secondo la tecnica nota; c) to use magnetic field generators characterized by much lower weight, bulk and cost with respect to the solutions according to the known art;

d)di rendere sfruttabili anche piccole accelerazioni e smorzare i picchi di accelerazione grazie alla sospensione della massa oscillante con accumulatori di energia meccanica con caratteristica elastica non lineare e progressiva; d) to make even small accelerations usable and to dampen the acceleration peaks thanks to the suspension of the oscillating mass with mechanical energy accumulators with non-linear and progressive elastic characteristics;

e)di garantire un voltaggio utile in uscita anche con piccole accelerazioni, grazie all'utilizzo di un elevato numero di avvolgimenti e coppie polari , consentito dalle modalità costruttive adottate; e) to guarantee a useful output voltage even with small accelerations, thanks to the use of a high number of windings and pole pairs, allowed by the construction methods adopted;

f)assorbire parzialmente l'energia di eventuali impatti dovuti a cadute del dispositivo elettronico portatile, diminuendo la probabilità di rotture interne ed esterne; f) partially absorb the energy of any impacts due to falls of the portable electronic device, reducing the probability of internal and external breakages;

g)sfruttare anche singole accelerazioni impulsive grazie all'elevata energia cinetica incamerabile dalla massa oscillante, e all ' elevata energia potenziale elastica incamerabile negli accumulatori di energia meccanica; g) to exploit also single impulsive accelerations thanks to the high kinetic energy that can be stored by the oscillating mass, and to the high elastic potential energy that can be stored in the mechanical energy accumulators;

h)sfruttare un'ampia gamma di intensità di accelerazioni, in modo da poter produrre energia elettrica sia con piccole accelerazioni tipiche delle normali attività umane, sia quando il dispositivo viene agitato appositamente o fissato a parti rigide in movimento (es, telaio di una Mountain Bike) per generare grandi quantità di energia; h) exploit a wide range of acceleration intensities, so as to be able to produce electrical energy both with small accelerations typical of normal human activities, and when the device is specially shaken or fixed to rigid moving parts (e.g., the frame of a Mountain Bike) to generate large amounts of energy;

i)consentire l'integrazione all'interno della massa oscillante di parte o totalità della componentistica del dispositivo, consentita dalle modalità costruttive adottate, avendo di conseguenza un ulteriore incremento dell'energia producibile e protezione agli urti del dispositivo, coerentemente con gli scopi dell'invenzione sopra citati; i) allow the integration within the oscillating mass of part or all of the components of the device, allowed by the construction methods adopted, consequently having a further increase in the energy that can be produced and protection against impacts of the device, in line with the purposes of the invention mentioned above;

l)fornire soluzioni per collegamenti di potenza e logici tra l'involucro esterno e la massa oscillante (es. molle in lega rameberillio), in modo da poter sospendere più componentistica possibile limitando o eliminando del tutto la necessità di utilizzo di connessioni tradizionali che diminuirebbero la corsa utile e sarebbero soggette a cicli ripetuti di flessione e quindi a rottura; l) provide solutions for power and logic connections between the external casing and the oscillating mass (e.g. springs in rameberillium alloy), so as to be able to suspend as many components as possible, limiting or completely eliminating the need to use traditional connections that would decrease the useful stroke and would be subject to repeated bending cycles and therefore to breakage;

m)favorire 1'innesco e il mantenimento della risonanza della massa oscillante, consentita dall'aumento consistente di detta massa oscillante e possibilmente dall'integrazione di un sistema di variazione del carico elettrico ovvero dello smorzamento, per favorire l'innesco ed il mantenimento della risonanza a valori di frequenza compatibili con quelle riscontrabili in un uso quotidiano del dispositivo ( camminare, correre, bici, autobus, etc.); m) to favor the triggering and maintenance of the resonance of the oscillating mass, allowed by the consistent increase of said oscillating mass and possibly by the integration of a system of variation of the electrical load or of the damping, to favor the triggering and maintenance of the resonance at frequency values compatible with those found in daily use of the device (walking, running, cycling, bus, etc.);

n)garantire in qualsiasi situazione una carica necessaria ad un utilizzo in emergenza, semplicemente agitando il dispositivo, prevedendo appositi sistemi di condizionamento elettrici passivi anche in ridondanza a quelli attivi più efficienti; n) guarantee in any situation a charge necessary for use in an emergency, simply by shaking the device, providing suitable passive electrical conditioning systems also in redundancy to the more efficient active ones;

o)consentire l'integrazione nel formato di qualsiasi batteria (es, AA, AAA, C, D, 18650, crl23a, batterie a bottone, formati proprietari non standard, etc.), e l'integrazione in qualsiasi dispositivo munito di accumulatore di energia elettrica, influendo in modica misura su ingombri e peso, fornendo energia ad ogni movimento e consentendo di agitare appositamente il dispositivo per aumentare 1'energia prodotta e 1'autonomia dello stesso; o) allow the integration in the format of any battery (eg, AA, AAA, C, D, 18650, crl23a, button batteries, non-standard proprietary formats, etc.), and integration into any device equipped with a electricity, having a moderate influence on dimensions and weight, supplying energy to each movement and allowing the device to be shaken specifically to increase the energy produced and its autonomy;

p)aumentare 1'autonomia di detto dispositivo elettronico portatile, aumentando l'intervallo di tempo che intercorre tra le ricariche tramite rete elettrica, p) increasing the autonomy of said portable electronic device, increasing the time interval between recharges via the electricity network,

DISEGNI - - Figure DRAWINGS - - Figures

Nei disegni, le figure strettamente correlate hanno lo stesso numero ma diverso suffisso alfabetico. In the drawings, the closely related figures have the same number but different alphabetic suffix.

FIG. 1A pacco batterie USB portatile con integrato il sistema di carica cinetica. FIG. 1A portable USB battery pack with integrated kinetic charging system.

FIGS. 2A-2B-2C-2D pacco batterie USB portatile a doppia batteria con integrato il sistema di carica cinetica. FIGS. 2A-2B-2C-2D dual battery portable USB battery pack with integrated kinetic charging system.

FIGS, 3A-3B-3C batteria per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica. FIGS, 3A-3B-3C smartphone battery with integrated kinetic charge system.

FIGS, 4A-4B-4C custodia per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica, FIGS, 4A-4B-4C smartphone case with integrated kinetic charge system,

FIGS. 5A-5B custodia per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica nella versione bi-assiale a sospensione magnetica, FIGS, 6A custodia per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica nella versione bi-assiale a sospensione magnetica removibile. FIGS. 5A-5B smartphone case with integrated kinetic charge system in the bi-axial version with magnetic suspension, FIGS, 6A smartphone case with integrated kinetic charge system in the bi-axial version with removable magnetic suspension.

FIGS. 7A-7B esempi di trasmissione meccanica e generatore rotativo . FIGS. 7A-7B examples of mechanical transmission and rotary generator.

FIGS , SA-8B schemi a blocchi del metodo associato alla presente invenzione. FIGS, SA-8B block diagrams of the method associated with the present invention.

DISEGNI - - Numeri di riferimento DRAWINGS - - Reference numbers

(101) (102) molla in lega rame-berillio, molla conduttiva; (111) batteria, batteria interna; (122) (123) supporto interno; (126) (127) involucro esterno; (131)(132) traccia di magneti al neodimio; (141)(142) lamina in materiale ferromagnetico; (151) (152) avvolgimenti elettricamente conduttivi realizzati su PCB multistrato, avvolgimenti realizzati su PCB multistrato; (161) circuiteria esterna; (163) circuiteria interna di protezione, circuito di protezione della batteria; (171) sfere di scorrimento . (101) (102) copper-beryllium alloy spring, conductive spring; (111) battery, internal battery; (122) (123) internal support; (126) (127) outer casing; (131) (132) trace of neodymium magnets; (141) (142) sheet of ferromagnetic material; (151) (152) electrically conductive windings made on multilayer PCB, windings made on multilayer PCB; (161) external circuitry; (163) internal protection circuitry, battery protection circuit; (171) sliding balls.

(201)(202) (203)(204) molla in lega rame-berillio, molla conduttiva; (211) (212) batteria, batteria interna; (219) (220) supporto delle batterie; (222) (223) involucro delle batterie; (226)(227) involucro esterno; (231) traccia di magneti al neodimio; (241)(242) lamina in materiale ferromagnetico; (251) (252) avvolgimenti elettricamente conduttivi realizzati su PCB multistrato, avvolgimenti realizzati su PCB multistrato; (261) involucro circuiteria esterna, circuiteria esterna; (262) involucro circuiteria interna, circuiteria interna; (271) sfera di scorrimento, sfera; (272) cuscinetto a sfera; (276) incavo; (277) guida; (286) incastro; (289) (290) incastro; (292) connettore; (299) contatti. (201) (202) (203) (204) copper-beryllium alloy spring, conductive spring; (211) (212) battery, internal battery; (219) (220) battery holder; (222) (223) battery casing; (226) (227) outer casing; (231) trace of neodymium magnets; (241) (242) sheet of ferromagnetic material; (251) (252) electrically conductive windings made on multilayer PCB, windings made on multilayer PCB; (261) external circuitry casing, external circuitry; (262) internal circuitry casing, internal circuitry; (271) sliding sphere, sphere; (272) ball bearing; (276) recess; (277) guide; (286) interlocking; (289) (290) joint; (292) connector; (299) contacts.

(301)(302) molla a doppia balestra in lega rame-berillio, molla a doppia balestra conduttive, molla; (311) batteria interna; (319) (320) supporto interno; (326)(327) involucro esterno; (331) (332) traccia di magneti al neodimio; (341) (342) lamina in materiale ferromagnetico; (351) (352) avvolgimenti realizzati su PCB multistrato; (361) involucro circuiteria esterna, circuiteria esterna; (371) rulli di scorrimento; (391) contatti della batteria per smartphone; (392)(393) contatti. (301) (302) copper-beryllium alloy double leaf spring, conductive double leaf spring, spring; (311) internal battery; (319) (320) internal support; (326) (327) outer shell; (331) (332) trace of neodymium magnets; (341) (342) sheet of ferromagnetic material; (351) (352) windings made on multilayer PCB; (361) external circuitry casing, external circuitry; (371) slide rollers; (391) smartphone battery contacts; (392) (393) contacts.

(401) (402) molla a doppia balestra in lega rame-berillio, molla a doppia balestra conduttive, molla; (415) smartphone; (419)(420) supporto, supporto interno; (426) involucro esterno; (427) sportello apribile, sportello apribile con chiusura magnetica; (428) involucro interno; (431)(432) traccia di magneti al neodimio; (441) (442) lamina in materiale ferromagnetico; (451) (452) avvolgimenti realizzati su PCB multistrato; (471) sfera di scorrimento; (491) connettore di alimentazione interno. (401) (402) copper-beryllium alloy double leaf spring, conductive double leaf spring, spring; (415) smartphone; (419) (420) support, internal support; (426) outer shell; (427) opening door, opening door with magnetic closure; (428) inner shell; (431) (432) trace of neodymium magnets; (441) (442) sheet of ferromagnetic material; (451) (452) windings made on multilayer PCB; (471) sliding ball; (491) internal power connector.

(501) (502)(503)(504)(505)(506)(507)(508) magnete di sospensione; (515) smartphone; (526) involucro esterno; (527) sportello apribile, sportello apribile con chiusura magnetica; (528) involucro interno; (531) traccia di magneti al neodimio; (541) lamina in materiale ferromagnetico; (551) avvolgimenti realizzati su PCB multistrato; (571) sfera di scorrimento inferiori; (572) sfera di scorrimento superiori; (591) connettore di alimentazione interno, (501) (502) (503) (504) (505) (506) (507) (508) suspension magnet; (515) smartphone; (526) outer shell; (527) opening door, opening door with magnetic closure; (528) inner shell; (531) trace of neodymium magnets; (541) sheet of ferromagnetic material; (551) windings made on multilayer PCB; (571) lower sliding ball; (572) upper sliding ball; (591) internal power connector,

DESCRIZIONE DETTAGLIATA -- FIG.lA REALIZZAZIONE PREFERITA DETAILED DESCRIPTION - FIG. L THE PREFERRED REALIZATION

La FIG.lA mostra una vista prospettica in esploso di un pacco batterie USB portatile con integrato il sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 1A shows an exploded perspective view of a portable USB battery pack with integrated kinetic charging system for portable electronic devices according to a preferred embodiment of the present invention.

Un involucro esterno (126)(127) costituito da due parti ad incastro contiene interamente il dispositivo. An outer casing (126) (127) consisting of two interlocking parts entirely contains the device.

L'involucro esterno (126)(127) prevede degli alloggiamenti per le otto sfere di scorrimento (171), le lamine in materiale ferromagnetico (141) (142), gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (151)(152), la molla in lega rame-berillio (102) ed una circuiteria esterna (161). The external casing (126) (127) provides housings for the eight sliding balls (171), the foils in ferromagnetic material (141) (142), the windings made on multilayer PCB (151) (152), the spring in copper-beryllium alloy (102) and an external circuitry (161).

La circuiteria esterna (161) fornisce connessione USB in ingresso ed in uscita dall'involucro esterno (126)(127), La circuiteria esterna (161) è collegata elettricamente agli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (151)(152), ed alle molle in lega rame-berillio (101)(102) . The external circuitry (161) provides USB connection in and out of the external casing (126) (127), The external circuitry (161) is electrically connected to the windings made on the multilayer PCB (151) (152), and to the springs in copper-beryllium alloy (101) (102).

Le molle in lega rame-berillio (101) (102), sospendono un supporto interno (122) (123). The copper-beryllium alloy springs (101) (102) suspend an internal support (122) (123).

Il supporto interno (122) (123) contiene una batteria (111) agli ioni di litio in formato 18650 e un circuito di protezione della batteria (163 ). The internal holder (122) (123) contains a 18650-format lithium-ion battery (111) and a battery protection circuit (163).

Il supporto interno (122) (123) inoltre prevede guide di scorrimento per le otto sfere di scorrimento (171) e alloggiamenti per le tracce di magneti al neodimio (131)(132) a poli alterni. The internal support (122) (123) also provides sliding guides for the eight sliding balls (171) and housings for the tracks of neodymium magnets (131) (132) with alternate poles.

FUNZIONAMENTO -- FIG.lA OPERATION - FIG.lA

La massa oscillante composta da batteria (111), circuiteria interna di protezione (163) , involucro interno (122)(123), traccie di magneti al neodimio (131) (132), è sospesa attraverso le molle in lega rame-berillio (101) (102), all'interno dell'involucro esterno (126) (127), The oscillating mass composed of battery (111), internal protection circuitry (163), internal casing (122) (123), traces of neodymium magnets (131) (132), is suspended through the copper-beryllium alloy springs ( 101) (102), inside the outer case (126) (127),

Le molle conduttive (101)(102), sono installate in contrapposizione sullo stesso asse di lavoro, e precaricate in modo che le forze di precarico si annullino, consentendo esclusivamente sollecitazioni a compressione, e consentire lo squilibrio del sistema con ogni forza esterna. The conductive springs (101) (102), are installed in opposition on the same working axis, and preloaded in such a way that the preload forces cancel each other out, allowing only compressive stresses, and allowing the unbalance of the system with any external force.

La massa oscillante, guidata dalle otto sfere di scorrimento (171), è quindi libera di muoversi sull'asse di lavoro delle molle conduttive (101)(102) rispetto agli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (151)(152) solidali all'involucro esterno (126) (127). Delle lamine in materiale ferromagnetico (141) (142) sono posizionate sugli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (151) (152) dal lato opposto delle tracce di magneti al neodimio (131) (132), al fine di incrementare la densità delle linee di campo magnetico in prossimità degli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (151)(152) , The oscillating mass, guided by the eight sliding balls (171), is therefore free to move on the working axis of the conductive springs (101) (102) with respect to the windings made on multilayer PCB (151) (152) integral with the casing external (126) (127). Foils in ferromagnetic material (141) (142) are positioned on the windings made on multilayer PCB (151) (152) on the opposite side of the traces of neodymium magnets (131) (132), in order to increase the density of the lines of magnetic field near the windings made on multilayer PCB (151) (152),

Ogni movimento della massa oscillante inoltre, comporta la compressione di una delle molle conduttive (101)(102) e quindi un accumulo di energia potenziale elastica. Furthermore, each movement of the oscillating mass involves the compression of one of the conductive springs (101) (102) and therefore an accumulation of elastic potential energy.

Applicando un'accelerazione all'involucro esterno (126)(127), si causa una conseguente accelerazione della massa oscillante interna e quindi uno squilibrio del sistema ed un movimento della massa oscillante. L'energia cinetica accumulata dalla massa oscillante, viene parzialmente convertita in energia elettrica utilizzando le variazioni di flusso magnetico sugli avvolgimenti realizzai su PCB multistrato (151)(152) e parzialmente accumulata nuovamente nelle molle conduttive (101)(102) sotto forma di energia potenziale elastica. By applying an acceleration to the outer casing (126) (127), a consequent acceleration of the internal oscillating mass is caused and therefore an imbalance of the system and a movement of the oscillating mass. The kinetic energy accumulated by the oscillating mass is partially converted into electrical energy using the variations of magnetic flux on the windings made on multilayer PCB (151) (152) and partially accumulated again in the conductive springs (101) (102) in the form of energy elastic potential.

E' quindi possibile, rispetto alla tecnica nota, un incremento di energia cinetica accumulabile nella massa oscillante, grazie all'aumento della forza agente su di essa conseguenza diretta dell'aumento della massa oscillante. With respect to the prior art, it is therefore possible to increase the kinetic energy that can be accumulated in the oscillating mass, thanks to the increase in the force acting on it, a direct consequence of the increase in the oscillating mass.

L'energia potenziale elastica accumulata dalle molle conduttive (101) (102) viene ciclicamente riconvertita in energia cinetica e quindi energia elettrica. The elastic potential energy accumulated by the conductive springs (101) (102) is cyclically reconverted into kinetic energy and therefore electrical energy.

L'energia elettrica in uscita dagli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (151)(152) è successivamente condizionata dalla circuiteria esterna (161) e trasferita attraverso le molle conduttive (101)(102) alla circuiteria interna di protezione (163). Nel caso in cui la circuiteria interna di protezione (163) non rilevi anomalie di temperatura, voltaggio e corrente, accumula l'energia elettrica nella batteria (111). The electrical energy coming out of the windings made on the multilayer PCB (151) (152) is subsequently conditioned by the external circuitry (161) and transferred through the conductive springs (101) (102) to the internal protection circuitry (163). If the internal protection circuitry (163) does not detect anomalies in temperature, voltage and current, it accumulates electrical energy in the battery (111).

Collegando un dispositivo esterno alla porta USB integrata nella circuiteria esterna (161), 1'energia elettrica fornita dalla batteria (111) viene condizionata a livelli di tensione compatibili con gli standard USB dalla circuiteria esterna (161). La batteria interna (111) può anche essere ricaricata tramite un alimentatore USB collegato a una porta femmina micro-USB posta circuiteria esterna (161), By connecting an external device to the USB port integrated in the external circuitry (161), the electrical energy supplied by the battery (111) is conditioned to voltage levels compatible with USB standards by the external circuitry (161). The internal battery (111) can also be recharged via a USB power supply connected to a female micro-USB port placed on external circuitry (161),

DESCRIZIONE DETTAGLIATA FIGS. 2A- 2B-2C-2D REALIZZAZIONE PREFERITA DETAILED DESCRIPTION FIGS. 2A- 2B-2C-2D PREFERRED REALIZATION

Le FIGS. 2A-2B-2C-2D mostrano una serie di viste prospettiche di un pacco batterie USB portatile con integrato il sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. The FIGS. 2A-2B-2C-2D show a series of perspective views of a portable USB battery pack with integrated kinetic charging system for portable electronic devices according to a preferred embodiment of the present invention.

La FIG. 2A mostra un involucro esterno (226) (227) costituito da due parti che contiene interamente il dispositivo. FIG. 2A shows an outer casing (226) (227) consisting of two parts which entirely contains the device.

Detto involucro esterno (226) (227) prevede: degli incavi (276) per le quattro sfere di scorrimento (271), delle guide (277) per i quattro cuscinetti a sfera (272), alloggiamento per la circuiteria esterna (261), degli incastri per le molle in lega rame-berillio (203)(204), degli incastri (286) per gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (251)(252). Said external casing (226) (227) provides: recesses (276) for the four sliding balls (271), guides (277) for the four ball bearings (272), housing for the external circuitry (261), of the joints for the springs in copper-beryllium alloy (203) (204), of the joints (286) for the windings made on multilayer PCB (251) (252).

La circuiteria esterna (261) fornisce connessione USB in ingresso ed in uscita attraverso l'involucro esterno (226) (227). The external circuitry (261) provides USB in and out connection through the external shell (226) (227).

La FIG. 2B mostra 11involucro della circuiteria esterna (261) che prevede due incastri (289) (290) che vincolano e collegano elettricamente gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (251)(252). FIG. 2B shows the casing of the external circuitry (261) which provides two joints (289) (290) which electrically constrain and connect the windings made on the multilayer PCB (251) (252).

La circuiteria esterna (261) inoltre prevede degli incastri per le molle conduttive (201) (202). The external circuitry (261) furthermore provides some notches for the conductive springs (201) (202).

Le molle conduttive (201) (202) sono collegate ed incastrate all 'involucro della circuiteria interna (262). The conductive springs (201) (202) are connected and wedged to the casing of the internal circuitry (262).

L ' involucro della circuiteria interna (262) , prevede un incastro con relativi contatti (299) per il collegamento elettrico con 1 1involucro delle batterie (222)(223) tramite 11apposito connettore (292). The casing of the internal circuitry (262) provides for an interlocking with relative contacts (299) for the electrical connection with the casing of the batteries (222) (223) through the appropriate connector (292).

L' 'involucro della circuiteria interna (262) e l'involucro delle batterie (222) (223) prevedono delle guide di scorrimento per le quattro sfere (271), The casing of the internal circuitry (262) and the casing of the batteries (222) (223) have sliding guides for the four balls (271),

La FIG. 2C mostra l'involucro delle batterie (222)(223) , con delle asole per il sistema ad incastro a scatto. FIG. 2C shows the battery case (222) (223), with slots for the snap-in system.

L 'involucro delle batterie (222) (223) contiene e sostiene i supporti delle batterie (219) (220), le lamine in materiale ferromagnetico (241) (242), e le batterie (211)(212) , The battery case (222) (223) contains and holds the battery holders (219) (220), ferromagnetic foils (241) (242), and batteries (211) (212),

I supporti delle batterie (219)(220) , contengono le batterie (211) (212) e prevedono un alloggiamento per la traccia di magneti al neodimio (231), ed due alloggiamenti per le lamine in materiale ferromagnetico (241) (242), The battery holders (219) (220), contain the batteries (211) (212) and provide a housing for the trace of neodymium magnets (231), and two housings for the ferromagnetic material sheets (241) (242) ,

Le lamine in materiale ferromagnetico (241)(242), prevedono dei supporti con relativi fori per il bloccaggio dei quattro cuscinetti a sfera (272), The foils in ferromagnetic material (241) (242) have supports with relative holes for locking the four ball bearings (272),

La figura 2D mostra l'esploso dell'intero dispositivo. Figure 2D shows the exploded view of the entire device.

FUNZIONAMENTO -- FIGS. 2A-2B-2C-2D OPERATION - FIGS. 2A-2B-2C-2D

La massa oscillante comprendente : involucro delle batterie (222) (223), supporti delle batterie (219) (220), due batterie (211) (212), traccia di magneti al neodimio (231), lamine in materiale ferromagnetico (241) (242), quattro cuscinetti a sfera (272) e relativi fissaggi, circuiteria interna (262) e involucro della circuiteria interna (262), è sospesa attraverso le molle conduttive (201)(202) (203)(204), all'interno dell'involucro esterno (226) (227). The oscillating weight comprising: battery casing (222) (223), battery holders (219) (220), two batteries (211) (212), trace of neodymium magnets (231), foils in ferromagnetic material (241) (242), four ball bearings (272) and their fixings, internal circuitry (262) and internal circuitry housing (262), is suspended through the conductive springs (201) (202) (203) (204), at the inside the outer casing (226) (227).

Le molle conduttive (201) (202)(203) (204), sono installate in coppi in contrapposizione sugli stessi assi di lavoro, e precaricate in modo da poter essere sollecitate solo a compressione, e consentire lo squilibrio della massa oscillante con ogni forza esterna. The conductive springs (201) (202) (203) (204), are installed in opposing bent tiles on the same work axes, and preloaded in such a way that they can be stressed only by compression, and allow the unbalance of the oscillating mass with any force external.

La massa oscillante, guidata dai quattro cuscinetti a sfera (272) e dalle quattro sfere (271), è quindi libera di muoversi parallelamente agli assi di lavoro delle molle conduttive (201) (202)(203) (204) rispetto agli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (251)(252) solidali all'involucro esterno (226) (227). I sistemi di scorrimento a basso attrito devono rispondere esclusivamente alle accelerazioni esterne grazie all'inclusione delle lamine in materiale ferromagnetico (241) (242) nella stessa struttura di supporto della traccia di magneti al neodimio (231), in modo che la forza di attrazione tra la traccia di magneti al neodimio (231) e le lamine in materiale ferromagnetico (241)(242) si scarichi sulla struttura del supporto delle batterie (219) (220), invece che sui quattro cuscinetti a sfera (272) e sulle quattro sfere di scorrimento (271), The oscillating mass, guided by the four ball bearings (272) and by the four balls (271), is therefore free to move parallel to the working axes of the conductive springs (201) (202) (203) (204) with respect to the windings made on multilayer PCB (251) (252) integral with the external casing (226) (227). The low friction sliding systems must respond exclusively to external accelerations thanks to the inclusion of the ferromagnetic material sheets (241) (242) in the same support structure as the neodymium magnet track (231), so that the force of attraction between the trace of neodymium magnets (231) and the sheets of ferromagnetic material (241) (242) discharges on the structure of the battery support (219) (220), instead of on the four ball bearings (272) and on the four sliding balls (271),

Le dinamiche interne del dispositivo soggetto ad accelerazioni esterne e la conseguente generazione di energia elettrica equivalgono a quelle descritte in FIG.1A, tuttavia grazie all 1 incremento di massa oscillante dovuto all 1 inserimento di più componenti al suo interno, la produzione di energia elettrica risulta maggiore. The internal dynamics of the device subject to external accelerations and the consequent generation of electrical energy are equivalent to those described in FIG.1A, however, thanks to the increase in oscillating mass due to the insertion of more components inside it, the production of electrical energy is greater.

L'energia elettrica in uscita dagli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (251)(252) è successivamente trasferita tramite le molle conduttive (201)(202) e condizionata dalla circuiteria interna (262) e trasferita tramite i connettori (299)(292) alle batterie (211)(212) dove viene accumulata. The electrical energy coming out of the windings made on multilayer PCB (251) (252) is subsequently transferred through the conductive springs (201) (202) and conditioned by the internal circuitry (262) and transferred through the connectors (299) (292) to the batteries (211) (212) where it is stored.

Collegando un dispositivo esterno alla porta USB integrata nella circuiteria esterna (261), 11energia elettrica fornita dalle batterie (211) (212) viene trasferita attraverso le molle conduttive (203) (204) e condizionata dalla circuiteria esterna (261) a livelli di tensione compatibili con gli standard USB, By connecting an external device to the USB port integrated in the external circuitry (261), the electrical energy supplied by the batteries (211) (212) is transferred through the conductive springs (203) (204) and conditioned by the external circuitry (261) to voltage levels compatible with USB standards,

Le batterie interne (211)(212) possono anche essere ricaricata tramite un alimentatore USB collegato a una porta femmina micro-USB posta circuiteria esterna (261), Internal batteries (211) (212) can also be recharged via a USB power supply connected to a female micro-USB port placed on external circuitry (261),

Coerentemente a quanto esplicitato nella presente invenzione riguardo ai rapporti potenza/peso e potenza/ingombro, rispetto alla tecnica nota, è evidente che incrementando l'energia elettrica accumulabile nel dispositivo è incrementata anche la produzione di energia elettrica del dispositivo stesso. Consistently with what is explained in the present invention with regard to the power / weight and power / size ratios, with respect to the known art, it is evident that by increasing the electrical energy that can be stored in the device, the production of electrical energy of the device itself is also increased.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA FIGS. 3A -3B -3C-3D REALIZZAZIONE PREFERITA DETAILED DESCRIPTION FIGS. 3A -3B -3C-3D FAVORITE REALIZATION

Le FIGS. 3A-3B-3C-3D mostrano una serie di viste prospettiche di una batteria per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione. The FIGS. 3A-3B-3C-3D show a series of perspective views of a smartphone battery with integrated kinetic charging system for portable electronic devices according to a preferred embodiment of the present invention.

La FIG, 3A mostra la batteria per smartphone interamente assemblata, l'involucro esterno (326) (327) è composto da due parti ad incastro unite all'involucro della circuiteria esterna (361) che prevede i contatti della batteria per smartphone (391). FIG, 3A shows the fully assembled smartphone battery, the external casing (326) (327) is composed of two interlocking parts joined to the casing of the external circuitry (361) which provides the contacts of the smartphone battery (391) .

La FIG. 3B-3C mostrano l'involucro esterno (326) (327) che prevede gli alloggiamenti per gli otto rulli di scorrimento (371), gli incastri per gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (351) (352), gli incastri per le molle a doppia balestra in lega rameberillio (301)(302) ed i contatti (392)(393) di collegamento della batteria interna (311) con l'involucro della circuiteria esterna (361). FIG. 3B-3C show the external casing (326) (327) which provides the housings for the eight sliding rollers (371), the joints for the windings made on multilayer PCB (351) (352), the joints for the springs double leaf spring in copper-blue alloy (301) (302) and the contacts (392) (393) for connecting the internal battery (311) with the casing of the external circuitry (361).

Gli otto rulli di scorrimento (371) , scorrono sulle lamine in materiale ferromagnetico (341) (342), The eight sliding rollers (371) slide on the ferromagnetic sheets (341) (342),

Le lamine in materiale ferromagnetico (341)(342) sono solidali ai supporti interni (319) (320). The foils in ferromagnetic material (341) (342) are integral with the internal supports (319) (320).

I supporti interni (319)(320) sono solidali alle tracce di magneti al neodimio (331)(332) . The internal supports (319) (320) are integral with the tracks of neodymium magnets (331) (332).

Le tracce di magneti al neodimio (331)(332) sono incollate alla batteria interna (311) Traces of neodymium magnets (331) (332) are glued to the internal battery (311)

La figura 3D mostra 1'esploso dell'intero dispositivo. Figure 3D shows the exploded view of the entire device.

FUNZIONAMENTO FIGS. 3A-3B-3C-3D FUNCTIONING FIGS. 3A-3B-3C-3D

La massa oscillante composta da : batteria interna (311), supporti interni (319) (320), traccie di magneti al neodimio (331) (332), lamine in materiale ferromagnetico (341) (342), è sospesa attraverso le molle a doppia balestra conduttive (301) (302), all'interno dell'involucro esterno (326) (327). The oscillating weight made up of: internal battery (311), internal supports (319) (320), traces of neodymium magnets (331) (332), sheets in ferromagnetic material (341) (342), is suspended through the conductive double leaf springs (301) (302), inside the outer casing (326) (327).

Le molle (301)(302), sono installate in contrapposizione sullo stesso asse di lavoro, e precaricate in modo da poter essere sollecitate solo a compressione, e consentire lo squilibrio della massa oscillante con ogni forza esterna. The springs (301) (302), are installed in opposition on the same work axis, and preloaded in such a way that they can be stressed only by compression, and allow the unbalance of the oscillating mass with any external force.

La massa oscillante, guidata dagli otto rulli di scorrimento (371), è quindi libera di muoversi sull'asse di lavoro delle molle (301) (302) rispetto agli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (351)(352) solidali all'involucro esterno (326)(327), Le dinamiche interne del dispositivo soggetto ad accelerazioni esterne e la conseguente generazione di energia elettrica equivalgono a quelle descritte in FIGlA, The oscillating mass, guided by the eight sliding rollers (371), is therefore free to move on the working axis of the springs (301) (302) with respect to the windings made on multilayer PCB (351) (352) integral with the external casing (326) (327), The internal dynamics of the device subjected to external accelerations and the consequent generation of electrical energy are equivalent to those described in FIGlA,

L'energia elettrica in uscita dagli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (351)(352) è successivamente condizionata dalla circuiteria esterna (361) e trasferita attraverso i connettori (392) (393) alle molle a doppia balestra conduttive (301)(302) ed infine accumulata nella batteria interna (311), The electrical energy coming out of the windings made on multilayer PCB (351) (352) is subsequently conditioned by the external circuitry (361) and transferred through the connectors (392) (393) to the conductive double leaf springs (301) (302) and finally accumulated in the internal battery (311),

La batteria per smartphone è collegata elettricamente al dispositivo da alimentare tramite i contatti della batteria per smartphone (391). The smartphone battery is electrically connected to the device to be powered via the smartphone battery contacts (391).

La batteria interna (311) può anche essere ricaricata normalmente tramite i contatti della batteria per smartphone (391) dai normali circuiti di ricarica dello smartphone, The internal battery (311) can also be charged normally via the smartphone battery contacts (391) from the normal smartphone charging circuits,

DESCRIZIONE DETTAGLIATA -- FIGS, 4A-4B REALIZZAZIONE PREFERITA Le FIGS. 4A-4B mostrano due viste prospettiche di una custodia per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione, DETAILED DESCRIPTION - FIGS, 4A-4B PREFERRED EMBODIMENT FIGS. 4A-4B show two perspective views of a smartphone case with integrated kinetic charging system for portable electronic devices according to a preferred embodiment of the present invention,

Un involucro esterno (426) dotato di sportello apribile con chiusura magnetica (427), è provvisto di incastri per le molle a doppia balestra in lega rame-berillio (401)(402), incastri per gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (451)(452), e sedi per le quattro sfere di scorrimento (471). An external casing (426) equipped with an opening door with magnetic closure (427), is provided with grooves for the double leaf springs in copper-beryllium alloy (401) (402), grooves for the windings made on multilayer PCB (451) (452), and seats for the four sliding balls (471).

Le molle a doppia balestra in lega rame-berillio (401)(402), sono vincolate all'involucro interno (428) e collegano elettricamente gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (451)(452) alla circuiteria interna di condizionamento. The double leaf springs in copper-beryllium alloy (401) (402), are constrained to the internal casing (428) and electrically connect the windings made on multilayer PCB (451) (452) to the internal conditioning circuitry.

L'involucro interno (428) è solidale ai supporti (419)(420) per le tracce di magneti al neodimio (431)(432) e le lamine in materiale ferromagnetico (441)(442), The internal casing (428) is integral with the supports (419) (420) for the traces of neodymium magnets (431) (432) and the foils in ferromagnetic material (441) (442),

Le lamine in materiale ferromagnetico (441)(442) prevedono delle guide su cui scorrono le quattro sfere di scorrimento (471). The foils in ferromagnetic material (441) (442) have guides on which the four sliding balls (471) slide.

L'involucro interno (428) prevede inoltre un connettore di alimentazione interno (491) per lo smartphone (415) ed un incavo per inserire lo smartphone (415) al suo interno. The internal casing (428) also provides an internal power connector (491) for the smartphone (415) and a recess for inserting the smartphone (415) inside.

La circuiteria interna di condizionamento è inserita nell'involucro interno (428) e collegata elettricamente al connettore di alimentazione interno (491), The internal conditioning circuitry is inserted into the internal casing (428) and electrically connected to the internal power connector (491),

FUNZIONAMENTO -- FIGS.4A-4B OPERATION - FIGS.4A-4B

La massa oscillante composta da: smartphone (415), involucro interno (428) con relativo connettore di alimentazione interno (491) e circuiteria di condizionamento, supporti interni (419) (420), traccie di magneti al neodimio (431)(432), lamine in materiale ferromagnetico (441)(442), è sospesa attraverso le molle a doppia balestra in lega rame-berillio (401)(402), all'interno dell'involucro esterno (426)(427). The oscillating weight consists of: smartphone (415), internal casing (428) with relative internal power connector (491) and conditioning circuitry, internal supports (419) (420), traces of neodymium magnets (431) (432) , foils in ferromagnetic material (441) (442), is suspended through the double leaf springs in copper-beryllium alloy (401) (402), inside the external casing (426) (427).

Le molle (401)(402), sono installate in contrapposizione sullo stesso asse di lavoro, e precaricate in modo da poter essere sollecitate solo a compressione, e consentire lo squilibrio della massa oscillante con ogni forza esterna. The springs (401) (402), are installed in opposition on the same work axis, and preloaded in such a way that they can be stressed only by compression, and allow the unbalance of the oscillating mass with any external force.

La massa oscillante, guidata dalle quattro sfere di scorrimento (471), è quindi libera di muoversi sull'asse di lavoro delle molle (401) (402) rispetto agli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (451)(452) solidali all'involucro esterno (426), The oscillating mass, guided by the four sliding balls (471), is therefore free to move on the working axis of the springs (401) (402) with respect to the windings made on multilayer PCB (451) (452) integral with the external casing (426),

Le dinamiche interne del dispositivo soggetto ad accelerazioni esterne e la conseguente generazione di energia elettrica equivalgono a quelle descritte in FIGlA, tuttavia grazie all 'incremento della massa oscillante ottenuto integrando 1 'intero smartphone al suo interno, vi è anche un incremento di produzione di energia elettrica, The internal dynamics of the device subject to external accelerations and the consequent generation of electricity are equivalent to those described in FIGlA, however, thanks to the increase in the oscillating mass obtained by integrating the entire smartphone inside it, there is also an increase in energy production. electric,

L'energia elettrica in uscita dagli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (451)(452) è trasmessa tramite le molle a doppia balestra conduttive (401) (402) alla circuiteria integrata nell'involucro interno (428), condizionata e quindi trasferita attraverso il connettore di alimentazione interno (491) allo smartphone (415). The electrical energy coming out of the windings made on multilayer PCB (451) (452) is transmitted through the conductive double leaf springs (401) (402) to the circuitry integrated in the internal casing (428), conditioned and then transferred through the internal power connector (491) to the smartphone (415).

DESCRIZIONE DETTAGLIATA -- FIGS. 5A-5B REALIZZAZIONE PREFERITA Le FIGS, 5A-5B mostrano due viste prospettiche di una custodia per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione nella versione bi-assiale a sospensione magnetica. DETAILED DESCRIPTION - FIGS. 5A-5B PREFERRED EMBODIMENT FIGS, 5A-5B show two perspective views of a smartphone case with integrated kinetic charge system for portable electronic devices according to a preferred embodiment of the present invention in the bi-axial version with magnetic suspension.

Un involucro esterno (526) dotato di sportello apribile con chiusura magnetica (527), è incollato a tre tracce di magneti al neodimio (531), ed ai magneti di sospensione (505) (506)(507) (508) necessari per la sospensione magnetica bi-assiale, An external casing (526) equipped with an opening door with magnetic closure (527), is glued to three tracks of neodymium magnets (531), and to the suspension magnets (505) (506) (507) (508) necessary for the bi-axial magnetic suspension,

I magneti di sospensione (505)(506) (507)(508) incollati all'involucro esterno, sono in polarità contrapposta e sfasati sull<1>asse perpendicolare alla superficie del display dello smartphone, rispetto ai magneti di sospensione (501)(502) (503) (504) solidali dell'involucro interno (528). The suspension magnets (505) (506) (507) (508) glued to the outer casing, are in opposite polarity and out of phase on the <1> axis perpendicular to the surface of the smartphone display, with respect to the suspension magnets (501) ( 502) (503) (504) integral with the internal casing (528).

L 'involucro interno (528) prevede degli alloggiamenti per quattro sfere di scorrimento inferiori (571) che scorrono sulla superficie interna dell'involucro esterno (526), The internal casing (528) has housings for four lower sliding balls (571) which slide on the internal surface of the external casing (526),

L'involucro interno (528) prevede inoltre alloggiamenti per le quattro sfere di scorrimento superiori (572) che scorrono sulla superficie interna dello sportello apribile (527) in posizione chiusa , The internal casing (528) also provides housings for the four upper sliding balls (572) which slide on the internal surface of the openable door (527) in the closed position,

L'involucro interno (528) è solidale alla lamina in materiale ferromagnetico (541), The internal casing (528) is integral with the ferromagnetic sheet (541),

La lamina in materiale ferromagnetico (541) è solidali ai quattro avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (551), The foil in ferromagnetic material (541) is integral with the four windings made on multilayer PCB (551),

L'involucro interno (528) prevede inoltre un connettore di alimentazione interno (591) per lo smartphone (515) ed un incavo per inserire lo smartphone (515) al suo interno, The internal casing (528) also provides an internal power connector (591) for the smartphone (515) and a recess to insert the smartphone (515) inside it,

FUNZIONAMENTO -- FIGS, 5A-5B OPERATION - FIGS, 5A-5B

La massa oscillante composta da: smartphone (515), involucro interno (528) con relativo connettore di alimentazione interno (591), circuiteria di condizionamento, quattro sfere di scorrimento inferiori (571) , quattro sfere di scorrimento superiori (572), lamina in materiale ferromagnetico (541), quattro avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (551) , magneti di sospensione (501) (502)(503) (504), è sospesa attraverso campi magnetici contrapposti generati dalle seguenti coppie di magneti di sospensione: (501) (505), (502) (506), (503)(507), (504) (508), all'interno dell'involucro esterno (526), The oscillating weight consists of: smartphone (515), internal casing (528) with relative internal power connector (591), conditioning circuitry, four lower sliding balls (571), four upper sliding balls (572), foil in ferromagnetic material (541), four windings made on multilayer PCB (551), suspension magnets (501) (502) (503) (504), is suspended through opposing magnetic fields generated by the following pairs of suspension magnets: (501) (505), (502) (506), (503) (507), (504) (508), inside the outer case (526),

L 'involucro interno (528) è quindi tenuto in sede grazie alle forze repulsive generate dalle coppie di magneti contrapposti (501)(505), (502) (506), (503) (507), (504) (508), e alla forza di attrazione tra la lamina in materiale ferromagnetico (541) e le tracce di magneti al neodimio (531) solidali all'involucro esterno (526), The inner casing (528) is then held in place thanks to the repulsive forces generated by the pairs of opposing magnets (501) (505), (502) (506), (503) (507), (504) (508), and the force of attraction between the ferromagnetic sheet (541) and the traces of neodymium magnets (531) integral with the outer casing (526),

Le coppie di magneti di sospensione (501)(505), (502) (506), (503) (507), (504)(508), sono installate in contrapposizione sullo stesso asse di lavoro, e dimensionate in modo da consentire movimenti della massa oscillante con ogni forza esterna agente sugli stessi assi di lavoro. The pairs of suspension magnets (501) (505), (502) (506), (503) (507), (504) (508), are installed opposite each other on the same work axis, and sized to allow movements of the oscillating mass with any external force acting on the same work axes.

La massa oscillante può quindi scorrere all 1 interno dell 1 involucro esterno (526) e dello sportello apribile (527) grazie all'azione delle sfere di scorrimento superiori (572) e sfere inferiori (571). The oscillating weight can then slide inside the outer casing (526) and the opening door (527) thanks to the action of the upper sliding balls (572) and lower balls (571).

Le dinamiche interne del dispositivo soggetto ad accelerazioni esterne e la conseguente generazione di energia elettrica, equivalgono a quelle descritte in FIG.lA, tuttavia, la preferita forma di realizzazione appena descritta, sfrutta accelerazioni su due assi e grazie all'incremento della massa oscillante ottenuto integrando l'intero smartphone al suo interno, vi è anche un incremento di produzione di energia elettrica, The internal dynamics of the device subjected to external accelerations and the consequent generation of electrical energy are equivalent to those described in Figure 1A, however, the preferred embodiment just described exploits accelerations on two axes and thanks to the increase in the oscillating mass obtained by integrating the entire smartphone inside it, there is also an increase in electricity production,

L'energia elettrica in uscita dagli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (551) è condizionata dalla circuìteria di condizionamento integrata nell'involucro interno (528), e quindi trasferita attraverso il connettore di alimentazione interno (591) allo smartphone (515), The electrical energy output from the windings made on multilayer PCB (551) is conditioned by the conditioning circuitry integrated in the internal casing (528), and then transferred through the internal power connector (591) to the smartphone (515),

FIG. 6A -- REALIZZAZIONI ALTERNATIVE FIG. 6A - ALTERNATIVE REALIZATIONS

La FIG. 6A mostra una vista prospettica di una custodia per smartphone con integrato il sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili secondo una preferita forma di realizzazione della presente invenzione nella versione bi-assiale a sospensione magnetica con involucro interno per smartphon removibile, FIG. 6A shows a perspective view of a smartphone case with integrated kinetic charge system for portable electronic devices according to a preferred embodiment of the present invention in the bi-axial version with magnetic suspension with removable inner casing for smartphone,

Questa differisce dalla custodia per smartphone descritta nelle FIGS. 5 A-5B poiché i magneti di sospensione (501)(502)(503) (504), la lamina in materiale ferromagnetico (541) e gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato (551), sono inglobati all'interno del materiale plastico dell'involucro interno. This differs from the smartphone case described in FIGS. 5 A-5B since the suspension magnets (501) (502) (503) (504), the sheet in ferromagnetic material (541) and the windings made on multilayer PCB (551), are incorporated inside the plastic material of the internal casing.

L'involucro interno della FIG.6A può essere usato come custodia per smartphone ed all'occorrenza inseriti nell'involucro esterno per produrre energia. The inner envelope of FIG.6A can be used as a smartphone case and, if necessary, inserted into the outer envelope to produce energy.

FIGS. 7A-7B REALIZZAZIONI ALTERNATIVE FIGS. 7A-7B ALTERNATIVE REALIZATIONS

Le FIGS. 7A-7B mostrano a titolo di esempio le viste prospettiche di due sistemi di trasmissione meccanica e generatore rotativo. La FIG.7A mostra un esempio di trasmissione meccanica a frizione. La FIG.7B mostra un esempio di trasmissione meccanica composto da un ruota dentata e una cremagliera. The FIGS. 7A-7B show by way of example the perspective views of two mechanical transmission systems and rotary generator. FIG.7A shows an example of a mechanical clutch transmission. FIG.7B shows an example of a mechanical transmission consisting of a toothed wheel and a rack.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA - - FIG. SA METODO DETAILED DESCRIPTION - - FIG. SA METHOD

La FIG.SA mostra uno schema a blocchi del metodo associato alla presente invenzione che consiste in: FIG.SA shows a block diagram of the method associated with the present invention which consists of:

(1645) accelerare l'involucro esterno di un dispositivo elettronico portatile; (1645) accelerating the outer casing of a portable electronic device;

(1615) accumulare energia cinetica all'interno dell'accumulatore di energia elettrica di detto dispositivo elettronico portatile; (1686) causare variazioni di flusso magnetico su avvolgimenti elettricamente conduttivi; (1615) accumulating kinetic energy within the electrical energy accumulator of said portable electronic device; (1686) causing variations in magnetic flux on electrically conductive windings;

(1660) ricevere 1'energia elettrica da detti avvolgimenti elettricamente conduttivi; (1660) receiving electrical energy from said electrically conductive windings;

(1601) convertire e conservare l'energia cinetica rimanente non convertita in energia elettrica, sotto forma di energia potenziale elastica all'interno degli accumulatori di energia meccanica; (1601) converting and storing the remaining unconverted kinetic energy into electrical energy, in the form of elastic potential energy within the mechanical energy accumulators;

(1664) condizionare l'energia elettrica ricevuta da detti avvolgimenti per ricaricare detto accumulatore di energia elettrica, o alimentare altri carichi; (1664) conditioning the electrical energy received by said windings to recharge said electrical energy accumulator, or power other loads;

(1631) rilasciare l'energia contenuta negli accumulatori di energia meccanica e trasformarla in energia cinetica; (1631) release the energy contained in the mechanical energy accumulators and transform it into kinetic energy;

(1615) accumulare nuovamente energia cinetica all'interno dell'accumulatore di energia elettrica di detto dispositivo elettronico portatile. (1615) to accumulate kinetic energy again inside the electric energy accumulator of said portable electronic device.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA FIG. SB -- METODO DETAILED DESCRIPTION FIG. SB - METHOD

La FIG.SB mostra uno schema a blocchi al pari della figura FIG.SA, che prevede inoltre un controllo (1699) dell'assorbimento di energia elettrica da detti avvolgimenti elettricamente conduttivi per modificare di conseguenza lo smorzamento, favorendo 1<1>innesco e il mantenimento della risonanza del sistema composto dall'accumulatore di energia elettrica e gli accumulatori di energia meccanica, in base alle accelerazioni esterne alle quali è soggetto l'involucro esterno, FIG.SB shows a block diagram similar to FIG.SA, which also provides for a control (1699) of the absorption of electrical energy by said electrically conductive windings to consequently modify the damping, favoring the ignition and the maintenance of the resonance of the system composed of the electrical energy accumulator and the mechanical energy accumulators, based on the external accelerations to which the external envelope is subject,

- - Conclusione, ramificazioni e ambito - - Conclusion, ramifications and scope

Possiamo quindi notare che nelle realizzazioni preferite mostrate fino a qui, il sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione si integra all'interno dei dispositivi da alimentare producendo, rispetto alla tecnica nota, più energia a parità di ingombri e peso del dispositivo stesso. We can therefore note that in the preferred embodiments shown up to here, the kinetic charge system object of the present invention is integrated within the devices to be powered, producing, with respect to the known art, more energy with the same dimensions and weight of the device itself.

Dalle FIGS. 1A e 2A-2B-2C-2D si può notare che, al contrario della tecnica nota, il sistema di carica cinetica della presente invenzione è caratterizzato dal fatto che la produzione di energia è proporzionale alla capacità delle batterie interne del dispositivo, grazie all'integrazione delle batterie stesse nella massa oscillante. From FIGS. 1A and 2A-2B-2C-2D it can be noted that, contrary to the known technique, the kinetic charge system of the present invention is characterized by the fact that the energy production is proportional to the capacity of the internal batteries of the device, thanks to the integration of the batteries themselves in the oscillating weight.

Dalla FIGS. 3A-3B-3C-3D possiamo notare come il sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione sia integrabile all'interno di dispositivi portatili sottili sostituendolo alla batteria che li alimenta. From FIGS. 3A-3B-3C-3D we can see how the kinetic charge system object of the present invention can be integrated into thin portable devices by replacing it with the battery that powers them.

Questa modalità di integrazione è caratterizzata dal fatto che i dispositivi da alimentare non subiscono modifica alcuna se non la sostituzione della batteria interna, rendendo la tecnologia di carica cinetica oggetto della presente invenzione, applicabile a qualunque dispositivo elettronico portatile esistente, senza incidere in maniera rilevante, come invece accade nella tecnica nota, su peso e dimensioni del dispositivo mobile e quindi sulla capacità della batteria originale del dispositivo stesso. This method of integration is characterized by the fact that the devices to be powered do not undergo any changes other than the replacement of the internal battery, making the kinetic charging technology object of the present invention applicable to any existing portable electronic device, without significantly affecting, as instead happens in the known art, on the weight and dimensions of the mobile device and therefore on the capacity of the original battery of the device itself.

Possiamo inoltre notare come seguendo il concetto di aumento di massa oscillante tramite 11integrazione di componentistica del dispositivo da alimentare, si può arrivare all'integrazione totale del dispositivo stesso all'interno della massa oscillante, come mostrato nelle FIGS.4A-4B e FIGS.5A-5B, aumentando quindi 1'energia producibile. We can also note how by following the concept of increasing the oscillating mass through the integration of components of the device to be powered, it is possible to arrive at the total integration of the device itself within the oscillating mass, as shown in FIGS.4A-4B and FIGS.5A -5B, thus increasing the energy that can be produced.

Nelle FIGS. 4A-4B e FIGS.5A-5B, possiamo inoltre notare che, grazie all'inserimento dello smartphone all'interno della massa oscillante, la protezione fornita dalla custodia è di gran lunga superiore rispetto alle soluzioni di protezione per smartphone esistenti, grazie al fatto che l'energia di un'eventuale caduta viene assorbita dal sistema di sospensione e quindi convertita in energia elettrica, riducendo il rischio che lo smartphone si danneggi, In FIGS. 4A-4B and FIGS.5A-5B, we can also note that, thanks to the insertion of the smartphone inside the oscillating weight, the protection provided by the case is far superior compared to existing smartphone protection solutions, thanks to the fact that the energy of a possible fall is absorbed by the suspension system and then converted into electricity, reducing the risk of the smartphone being damaged,

Nelle realizzazioni preferite mostrate nelle FIGS. 2A-2B-2C-2D, FIGS,3A-3B-3C-3D e FIGS.4A-4B il sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione è caratterizzato da un supporto sul quale sono vincolati le tracce di magneti al neodimio e le lamine in materiale ferromagnetico, in modo tale che le forze di attrazione magnetica siano scaricate su detto supporto anziché sui sistemi di scorrimento, che possono quindi essere sotto dimensionati rispetto alle soluzioni mostrate in FIG.lA e FIGS.5A-5B . In the preferred embodiments shown in FIGS. 2A-2B-2C-2D, FIGS, 3A-3B-3C-3D and FIGS.4A-4B the kinetic charge system object of the present invention is characterized by a support on which the traces of neodymium magnets and the foils are constrained made of ferromagnetic material, in such a way that the magnetic attraction forces are discharged on said support rather than on the sliding systems, which can therefore be undersized with respect to the solutions shown in FIG.1A and FIGS.5A-5B.

Il sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione può essere realizzato con variazioni rispetto alle soluzioni preferite mostrate nelle FIG.lA, FIGS, 2A-2B-2C-2D e FIGS.3A-3B-30-3D , prevedendo un ulteriore incremento della massa oscillante tramite 1'inclusione della totalità della circuiteria all'interno della massa oscillante, Sarà possibile fornire valori di tensione compatibili con il dispositivo da alimentare tramite connessioni elettriche tra l'involucro interno e involucro esterno. The kinetic charge system object of the present invention can be realized with variations with respect to the preferred solutions shown in FIG. 1A, FIGS, 2A-2B-2C-2D and FIGS.3A-3B-30-3D, providing for a further increase in mass oscillating through the inclusion of all the circuitry inside the oscillating mass, it will be possible to supply voltage values compatible with the device to be powered by means of electrical connections between the internal and external casing.

Le soluzioni costruttive con sospensione magnetica come quella mostrata nelle FIGS.5A-5B possono prevedere il distacco completo dell'involucro interno e quindi del dispositivo. The constructive solutions with magnetic suspension such as the one shown in FIGS.5A-5B can provide for the complete detachment of the internal casing and therefore of the device.

Infatti come mostrato nella FIG.6A si propone una variante della soluzione costruttiva preferita mostrata nelle FIGS.5A-5B dove 11involucro interno è progettato in modo da inglobare all<1>interno della sua struttura le lamine in materiale ferromagnetico, gli avvolgimenti realizzati su PCB multistrato. In fact, as shown in FIG.6A, a variant of the preferred constructive solution shown in FIGS.5A-5B is proposed where the internal casing is designed so as to incorporate within its structure the foils in ferromagnetic material, the windings made on PCB multilayer.

In questo modo il dispositivo inserito nell'involucro interno può essere utilizzato senza essere contenuto nell'involucro esterno. All'occorrenza quando si ha bisogno di ricaricare la batteria interna dello smartphone si possono riunire le due parti e ricomporre il sistema di carica cinetica per generare energia elettrica, In this way, the device inserted in the internal casing can be used without being contained in the external casing. If necessary, when you need to recharge the internal battery of the smartphone, the two parts can be brought together and the kinetic charge system can be reassembled to generate electricity,

In alcune soluzioni costruttive come quelle mostrate nelle FIGS.4A-4B, FIGS.5A-5B e FIG.6A per operare con dispositivi muniti di pulsanti su aree diverse da quella del display, è prevista la possibilità di installare dei rimandi meccanici tra 1'involucro esterno e 1'involucro interno in modo da non interferire con il movimento relativo tra quest'ultimi. In some constructive solutions such as those shown in FIGS.4A-4B, FIGS.5A-5B and FIG.6A to operate with devices equipped with buttons on areas other than that of the display, it is possible to install mechanical references between 1 ' outer casing and the inner casing so as not to interfere with the relative movement between the latter.

Il sistema di conversione meccanico elettrico lineare utilizzato nelle costruzioni preferite fino ad ora analizzate può essere sostituito con un sistema di conversione meccanico elettrico rotativo, dove il moto lineare alternato della massa oscillante viene convertito in moto rotativo da una qualsiasi trasmissione meccanica, The linear electric mechanical conversion system used in the preferred constructions analyzed up to now can be replaced with a rotary electric mechanical conversion system, where the reciprocating linear motion of the oscillating mass is converted into rotary motion by any mechanical transmission,

Due esempi , a titolo esemplificativo ma non limitativo di trasmissione meccanica e generatore rotativo sono mostrati nelle FIGS.7A-7B. Two examples, by way of non-limiting example of mechanical transmission and rotary generator are shown in FIGS.7A-7B.

Ogni variante costruttiva del sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione può essere implementata con una circuiteria di variazione del carico elettrico sugli avvolgimenti elettricamente conduttivi, che faciliti l'innesco e il mantenimento della risonanza della massa oscillante a seconda delle accelerazioni esterne, aumentando l'efficienza di detto sistema di carica cinetica. Each constructive variant of the kinetic charge system object of the present invention can be implemented with a circuitry for varying the electrical load on the electrically conductive windings, which facilitates the triggering and maintenance of the resonance of the oscillating mass according to the external accelerations, increasing the efficiency of said kinetic charge system.

Per modificare la frequenza di risonanza della massa oscillante e renderla compatibile con le frequenze riscontrabili nei diversi tipi di attività umane variabili in base al tipo di utenza del dispositivo elettronico portatile, si può aumentare la massa oscillante aggiungendo opportuni materiali addizionali ad alto peso specifico e/o variando le caratteristiche elastiche degli accumulatori di energia meccanica. To modify the resonant frequency of the oscillating mass and make it compatible with the frequencies found in the different types of human activities which vary according to the type of user of the portable electronic device, the oscillating mass can be increased by adding appropriate additional materials with high specific weight and / or by varying the elastic characteristics of the mechanical energy accumulators.

È possibile realizzare soluzioni costruttive del sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione usando ogni tipologia di avvolgimenti elettricamente conduttivi, che si adattino al meglio a forma e disposizione dei generatori di campo magnetico e alla forma del dispositivo, It is possible to realize constructive solutions of the kinetic charge system object of the present invention using any type of electrically conductive windings, which are best suited to the shape and arrangement of the magnetic field generators and to the shape of the device,

Per generare il campo magnetico necessario, è possibile utilizzare magneti permanenti realizzati in diverse leghe e con varie strutture interne, come i magneti permanenti a struttura nanocomposita, To generate the necessary magnetic field, it is possible to use permanent magnets made of different alloys and with various internal structures, such as permanent magnets with nanocomposite structure,

I generatori di campo magnetico possono essere realizzati tramite avvolgimenti elettricamente conduttivi utilizzati come induttori, controllati da un sistema elettronico che li ecciti quando il dispositivo elettronico portatile è accelerato a sufficienza per produrre più energia di quella dissipata per l'eccitazione degli induttori stessi. Questo tipo di generatori di campo magnetico ad induttori è particolarmente utile per realizzazioni estremamente compatte. The magnetic field generators can be made through electrically conductive windings used as inductors, controlled by an electronic system that excites them when the portable electronic device is accelerated enough to produce more energy than that dissipated by the excitation of the inductors themselves. This type of inductor magnetic field generators is particularly useful for extremely compact constructions.

É possibile realizzare un sistema ibrido composto da magneti permanenti, che si occupano della conversione di piccole accelerazioni ed un sistema attivo ad induttori che si attivi per accelerazioni maggiori. It is possible to create a hybrid system composed of permanent magnets, which deal with the conversion of small accelerations and an active inductor system that is activated for greater accelerations.

Per aumentare ulteriormente 11intensità del campo magnetico a cui sono soggetti gli indotti, è possibile sostituire la lamina in materiale ferro magnetico con altri generatori di campo magnetico installati in modo da massimizzare l'intensità delle linee di campo magnetico in prossimità degli indotti stessi. To further increase the intensity of the magnetic field to which the armatures are subjected, it is possible to replace the sheet made of magnetic iron material with other magnetic field generators installed in order to maximize the intensity of the magnetic field lines in the vicinity of the armatures themselves.

La sospensione della massa oscillante può essere realizzata attraverso accumulatori di energia meccanica di qualsiasi materiale e di qualsiasi forma e dimensione, in modo da adattarsi alle caratteristiche meccaniche ed economiche richieste dalla specifica applicazione. The suspension of the oscillating mass can be achieved through mechanical energy accumulators of any material and of any shape and size, in order to adapt to the mechanical and economic characteristics required by the specific application.

Un tipo di sospensione può prevedere una serie di balestre dimensionate in modo da avere un modulo elastico progressivo per poter garantire sia spostamenti utili con piccole accelerazioni, sia un accumulo notevole di energia potenziale elastica a fine corsa . A type of suspension can include a series of leaf springs sized in such a way as to have a progressive elastic modulus to be able to guarantee both useful displacements with small accelerations, and a considerable accumulation of elastic potential energy at the end of the stroke.

Un'ulteriore caratteristica costruttiva delle molle può essere la realizzazione in materiale plastico che ne consentirebbe la produzione direttamente per stampaggio ad iniezione risultando precollegate all'involucro interno ed esterno in modo da abbattere i costi di produzione ed assemblaggio, prevedendo se necessario appositi collegamenti elettrici alternativi , A further constructive feature of the springs can be the realization in plastic material that would allow their production directly by injection molding, resulting preconnected to the internal and external casing in order to reduce production and assembly costs, providing if necessary appropriate alternative electrical connections. ,

I canali di collegamento elettrico tra involucro esterno ed involucro interno possono prevedere, oltre alle molle conduttive, cavi, contatti, contatti striscianti e altri tipi di connessioni utili ad aumentare i canali di comunicazione logica e di potenza tra detti involucri» The electrical connection channels between the external casing and the internal casing can include, in addition to conductive springs, cables, contacts, sliding contacts and other types of connections useful for increasing the logic and power communication channels between said casings "

Al fine di aumentare il più possibile la massa oscillante è possibile un 'integrazione spinta della componentistica funzionale appartenente al dispositivo da alimentare. In order to increase the oscillating mass as much as possible, a pushed integration of the functional components belonging to the device to be powered is possible.

Nel caso di uno smartphone si può vincolare all'involucro esterno il vetro, il display, il telaio ed il coperchio posteriore, ed integrare nella massa oscillante la rimanente componentistica funzionale del dispositivo composta da: scheda madre, antenne, periferiche di input,periferiche di output e tutta l'elettronica interna del dispositivo, In the case of a smartphone, the glass, the display, the frame and the rear cover can be linked to the external casing, and the remaining functional components of the device can be integrated into the oscillating mass, consisting of: motherboard, antennas, input peripherals, output and all the internal electronics of the device,

Questa disposizione della componentistica oltre ad aumentare la massa oscillante ha alcuni vantaggi tra cui: stabilizzazione meccanica della fotocamera e riduzione della forza massima agente sull1involucro esterno in caso di caduta del dispositivo. This arrangement of the components in addition to increasing the oscillating mass has some advantages including: mechanical stabilization of the camera and reduction of the maximum force acting on the external casing in the event of a fall of the device.

La soluzione costruttiva esplicitata per lo smartphone può essere iterata per altri dispositivi elettronici portatili ad esempio: notebook, tablet, apparecchi acustici, smartwatch, torcie, ecc. The construction solution explained for the smartphone can be iterated for other portable electronic devices such as: notebooks, tablets, hearing aids, smartwatches, flashlights, etc.

Il sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione può essere applicato a dispositivi alimentati da accumulatori di energia elettrica differenti, come ad esempio; The kinetic charge system object of the present invention can be applied to devices powered by different electric energy accumulators, such as for example;

condensatori, batterie agli ioni di alluminio, batterie ai polimeri di litio, batterie litio-ferro e batterie al piombo gel (utili per aumentare ulteriormente la massa oscillante), etc. capacitors, aluminum ion batteries, lithium polymer batteries, lithium-iron batteries and lead gel batteries (useful for further increasing the oscillating mass), etc.

Una possibile applicazione può essere all'interno di caricabatterie portatili USB con supercondensatori al grafene. One possible application could be in portable USB chargers with graphene supercapacitors.

Una variante del sistema di carica cinetica oggetto della presente invenzione, nel caso in cui non ci sia necessità di raccogliere 1'energia di piccole accelerazioni, prevede la sostituzione degli accumulatori di energia meccanica con degli opportuni collegamenti elettrici. A variant of the kinetic charge system object of the present invention, in the case in which there is no need to collect the energy of small accelerations, provides for the replacement of the mechanical energy accumulators with suitable electrical connections.

Un esempio applicativo potrebbe prevedere l'integrazione del sistema di carica cinetica senza accumulatori di energia meccanica in uno smartwatch dove gli indotti possono anche essere alimentati per indurre vibrazioni della massa oscillante e quindi comunicare con l'utente tramite vibrazioni e/o segnali acustici generati dall'impatto della massa oscillante con appositi fine corsa. An application example could include the integration of the kinetic charge system without mechanical energy accumulators in a smartwatch where the armatures can also be powered to induce vibrations of the oscillating mass and therefore communicate with the user through vibrations and / or acoustic signals generated by the impact of the oscillating weight with special limit switches.

Sebbene le descrizioni riportate contengano molte specificità, queste non dovrebbero essere considerate come limitazioni dell'ambito dell'invenzione ma semplicemente come illustrazioni di alcune realizzazioni preferite della presente invenzione. Although the reported descriptions contain many specificities, these should not be regarded as limitations of the scope of the invention but merely as illustrations of some preferred embodiments of the present invention.

Ad esempio, gli involucri interni ed esterni dei pacco batteria USB sono realizzabili in altre forme come circolare, ovale, trapezoidale, triangolare, poligonale, forme arbitrarie, etc., e possono essere realizzate in differenti materiali come alluminio, acciaio, legno etc,, e/o inserite all'interno di un altro involucro realizzato anch'esso con materiali differenti. For example, the internal and external casings of the USB battery pack can be made in other shapes such as circular, oval, trapezoidal, triangular, polygonal, arbitrary shapes, etc., and can be made in different materials such as aluminum, steel, wood etc ,, and / or inserted inside another casing also made with different materials.

La presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo , ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione, ma è da intendersi che variazioni e/o modifiche potranno essere apportate dagli esperti nel ramo senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate, The present invention has been described by way of illustration, but not of limitation, according to its preferred embodiments, but it is to be understood that variations and / or modifications may be made by those skilled in the art without thereby departing from the relative scope of protection, as defined from the attached claims,

Claims (1)

Rivendicazioni : 1. Un sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili è costituito da: un involucro esterno; una massa oscillante all'interno di detto involucro esterno; almeno un generatore di campo magnetico accoppiato mobilmente ad almeno un avvolgimento elettricamente conduttivo, fornendo una conversione da energia meccanica ad energia elettrica utilizzando le variazioni di flusso magnetico generate dai movimenti tra detta massa oscillante e detto involucro esterno; almeno un accumulatore di energia meccanica che sospende detta massa oscillante all'interno di detto involucro esterno, consentendo oscillazioni lungo almeno un asse anche con piccole accelerazioni; una circuiteria di raccolta energetica configurata per ricevere detta energia elettrica in uscita da detti avvolgimenti elettricamente conduttivi e rendere detta energia elettrica in uscita disponibile ad almeno un tipo di carico selezionato dal gruppo che include un accumulatore di energia elettrica, una circuiteria esterna, un dispositivo mobile esterno; caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante comprende inoltre almeno un accumulatore di energia elettrica, connesso elettricamente a detta circuiteria di raccolta energetica, e un supporto che sostenga la componentistica annessa a detta massa oscillante; 2. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante include inoltre almeno un componente addizionale del dispositivo selezionato dal gruppo che include un circuito logico, un circuito di potenza, una periferica di input, una periferica di output, una parte meccanica, un dissipatore di energia meccanica; e un supporto configurato per sostenere almeno un accumulatore di energia elettrica e detto almeno un componente addizionale del dispositivo. 3. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante include inoltre un sostegno configurato per trattenere interamente un dispositivo mobile con circuiteria alimentata da almeno un accumulatore di energia elettrica, fornendo le necessarie connessioni elettriche e meccaniche. 4. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti accumulatori di energia meccanica sono realizzati in materiale elettricamente conduttivo di ogni forma e dimensione, fornendo almeno un tipo di connessione elettrica a detta massa oscillante selezionata da un gruppo che include di potenza a detta circuiteria esterna, di potenza ad un carico esterno, logico alla circuiteria esterna, logica a detto dispositivo mobile esterno; e detti accumulatori di energia meccanica sono progettati per rispondere ad almeno un tipo di carico selezionato dal gruppo che include torsione, flessione, trazione, compressione. 5. Gli accumulatori di energia meccanica della rivendicazione 4, caratterizzati dal fatto che detta forma e dimensione è ottimizzata per adattarsi ad un dispositivo di forma cilindrica, utilizzando molle tronco coniche di filo conduttivo avvolto elicoidalmente con una caratteristica non lineare progressiva che consenta: spostamenti maggiori con piccole accelerazioni, assorbimento di grandi quantità di energia prima chiudersi a pacco, una corsa utile maggiore grazie alla possibilità di chiudersi a pacco occupando un'altezza pari a quella del diametro del filo con cui è realizzata. 6. Gli accumulatori di energia meccanica della rivendicazione 1, caratterizzati dal fatto che detta forma e dimensione è ottimizzata per adattarsi ad un dispositivo sottile, utilizzando almeno una molla a lamina scelta tra un gruppo che include una molla a singola balestra, una molla a doppia balestra, una serie di molle a balestra, 7. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detti accumulatori di energia meccanica sono installati in parallelo per distribuire il carico, incrementare i canali di comunicazione logica e adattarsi a diverse geometrie della massa oscillante, 8. Il dispositivo di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti accumulatori di energia meccanica sono installati per contrastarsi, egualmente precaricati, per garantire l'eliminazione delle forze di precarico, consentendo uno squilibrio del sistema con ogni forza esterna, consentendo anche di sollecitarle unicamente lungo il verso di progettazione, 9. Il dispositivo di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti accumulatori di energia meccanica sono dimensionati per assicurare un voltaggio in uscita utile invertendo la posizione sull1asse di lavoro, utilizzando esclusivamente la forza peso della massa oscillante. 10. Il dispositivo di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante è elettricamente connessa a detta circuiteria esterna utilizzando almeno una connessione selezionata dal gruppo che include un contatto, un contatto strisciante, un filo conduttivo, un sistema di scorrimento a basso attrito conduttivo. 11. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta energia meccanica è convertita in energia elettrica da almeno un generatore di campo magnetico solidale a detta massa oscillante, che induce una variazione di flusso magnetico su almeno un avvolgimento elettricamente conduttivo solidale a detto involucro esterno, 12, Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta energia meccanica è convertita in energia elettrica da almeno un generatore di campo magnetico solidale a detto involucro esterno, che induce una variazione di flusso magnetico su almeno un avvolgimento elettricamente conduttivo solidale a detta massa oscillante, 13, Il sistema di conversione meccanico elettrico delle rivendicazioni 11 e 12 caratterizzato dal fatto che detti generatori di campo magnetico sono parte di una pista magnetica, orientata verso gli avvolgimenti elettricamente conduttivi con i poli magnetici in ordine alterno, 14. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti avvolgimenti elettricamente conduttivi sono costruiti con una pluralità di spire affiancate elettricamente conduttive ricavate su un substrato elettricamente e magneticamente non conduttivo, preferibilmente un circuito stampato multi livello, accoppiato mobilmente a detta pista di generatori di campo magnetico, in modo che dette spire affiancate elettricamente conduttive siano posizionate e distanziate parallelamente e mobilmente alla pista di generatori di campo magnetico a poli alterni. 15. sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta conversione da energia meccanica ad elettrica è affidata ad un generatore elettromagnetico rotativo accoppiato a detta massa oscillante e a detto involucro esterno, utilizzando almeno una trasmissione meccanica selezionata dal gruppo che include una cremagliera e relativa ruota dentata, una trasmissione diretta a frizione, una trasmissione a cinghia, trasmissione biella manovella. 16. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta circuiteria di raccolta energetica modifica il carico elettrico applicato agli avvolgimenti elettricamente conduttivi, modificando di conseguenza lo smorzamento in modo tale da favorire ed innescare la risonanza di detta massa oscillante, in base alle accelerazioni esterne e relative frequenze, per trovare il punto ottimale nella conversione di energia meccanica in elettrica, 17. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la forma di tutti i componenti può essere modificata per essere integrata in un dispositivo dall<1>aspetto di una batteria, prevedendo appositi contatti elettrici ed usandolo al posto dell'accumulatore di energia elettrica di ogni dispositivo mobile. 18. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta circuiteria di raccolta energetica prevede due sistemi ridondanti: un raddrizzatore a diodi schottky normalmente escluso da un raddrizzatore attivo a transistor, in modo da garantire una produzione energetica con un raddrizzatore di riserva anche quando l'accumulatore di energia elettrica principale è completamente scarico e non può alimentare il raddrizzatore attivo, 19. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante include inoltre materiali addizionali ad alto peso specifico aggiunti per consentire una più elevata produzione energetica e modificare la frequenza di risonanza. 20. Un sistema di carica cinetica per dispositivi elettronici portatili è costituito da: un involucro esterno; una massa oscillante all'interno di detto involucro esterno; almeno un generatore di campo magnetico accoppiato mobilmente ad almeno un avvolgimento elettricamente conduttivo, fornendo una conversione da energia meccanica ad energia elettrica utilizzando le variazioni di flusso magnetico generate dai movimenti tra detta massa oscillante e detto involucro esterno; una circuìteria di raccolta energetica configurata per ricevere detta energia elettrica in uscita da detti avvolgimenti elettricamente conduttivi e rendere detta energia elettrica in uscita disponibile ad almeno un tipo di carico selezionato dal gruppo che include un accumulatore di energia elettrica, una circuiteria esterna, un dispositivo mobile esterno; caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante comprende inoltre almeno un accumulatore di energia elettrica, connesso elettricamente a detta circuiteria di raccolta energetica, e un supporto che sostenga la componentistica annessa a detta massa oscillante; 21. Il sistema di carica cinetica della rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che detta massa oscillante include inoltre almeno un componente addizionale del dispositivo, selezionato dal gruppo che include un circuito logico, un circuito di potenza, una periferica di ingresso, una periferica di uscita, una parte meccanica, un dissipatore di energia meccanica; e un supporto configurato per sostenere almeno un accumulatore di energia elettrica e detto almeno un componente addizionale del dispositivo , 22, Un metodo comprendente; accelerare 11involucro esterno di un dispositivo elettronico portatile; causare un 1accelerazione dell1accumulatore di energia elettrica di un dispositivo elettronico portatile ed accumularvi energia cinetica; causare variazioni di flusso magnetico su detti avvolgimenti elettricamente conduttivi, generate dai movimenti dei generatori di campo magnetico tra detto accumulatore di energia meccanica e detto involucro esterno di un dispositivo elettronico portatile; ricevere 1 1energia elettrica in uscita da detti avvolgimenti elettricamente conduttivi; rendere 11energia elettrica ricevuta disponibile per almeno uno dei seguenti usi ricaricare detto accumulatore di energia elettrica, alimentare detto dispositivo elettronico portatile, alimentare un carico esterno , 23 . Il metodo della rivendicazione 22 che include inoltre controllare 1 1energia elettrica in uscita in modo tale da favorire ed innescare la risonanza della massa oscillante in base alle accelerazioni esterne e relative frequenze ,Claims: 1. A kinetic charge system for portable electronic devices consists of: an external envelope; an oscillating mass inside said outer casing; at least one magnetic field generator movably coupled to at least one electrically conductive winding, providing a conversion from mechanical energy to electrical energy using the magnetic flux variations generated by the movements between said oscillating mass and said external envelope; at least one mechanical energy accumulator which suspends said oscillating mass inside said outer casing, allowing oscillations along at least one axis even with small accelerations; an energy collection circuitry configured to receive said output electrical energy from said electrically conductive windings and make said output electrical energy available to at least one type of load selected from the group which includes an electrical energy accumulator, an external circuitry, a mobile device external; characterized in that said oscillating mass further comprises at least one electrical energy accumulator, electrically connected to said energy collection circuitry, and a support which supports the components attached to said oscillating mass; 2. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said oscillating mass further includes at least one additional component of the device selected from the group which includes a logic circuit, a power circuit, an input peripheral, an output peripheral, a mechanical part, a mechanical energy dissipator; And a support configured to support at least one electrical energy accumulator and said at least one additional component of the device. 3. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said oscillating mass further includes a support configured to entirely retain a mobile device with circuitry powered by at least one electrical energy accumulator, providing the necessary electrical and mechanical connections. 4. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said mechanical energy accumulators are made of electrically conductive material of every shape and size, providing at least one type of electrical connection to said oscillating mass selected from a group that includes power to said external circuitry, power to an external load, logical to the external circuitry, logic to said external mobile device; And said mechanical energy accumulators are designed to respond to at least one type of load selected from the group which includes torsion, bending, traction, compression. 5. The mechanical energy accumulators of claim 4, characterized in that said shape and size is optimized to adapt to a cylindrical device, using truncated conical springs of helically wound conductive wire with a progressive non-linear characteristic that allows: greater displacements with small accelerations, absorption of large quantities of energy before closing in a pack, a longer useful stroke thanks to the possibility of closing in a pack occupying a height equal to that of the diameter of the wire with which it is made. 6. The mechanical energy accumulators of claim 1, characterized in that said shape and size is optimized to fit a thin device, using at least one leaf spring chosen from a group that includes a single leaf spring, a double leaf spring, a set of leaf springs, 7. The kinetic charge system of claim 4, characterized in that these mechanical energy accumulators are installed in parallel to distribute the load, increase the logic communication channels and adapt to different geometries of the oscillating mass, 8. The kinetic charge device of claim 1, characterized in that said mechanical energy accumulators are installed to counter each other, equally preloaded, to guarantee the elimination of the preload forces, allowing an imbalance of the system with any external force, also allowing them to be stressed only along the design direction, 9. The kinetic charge device of claim 1, characterized in that said mechanical energy accumulators are sized to ensure a useful output voltage by inverting the position on the working axis, using exclusively the weight force of the oscillating mass. 10. The kinetic charge device of claim 1, characterized in that said oscillating mass is electrically connected to said external circuitry using at least one connection selected from the group which includes a contact, a sliding contact, a conductive wire, a low-friction conductive sliding system. 11. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said mechanical energy is converted into electrical energy by at least one magnetic field generator integral with said oscillating mass, which induces a variation of magnetic flux on at least one electrically conductive winding integral with said outer casing, 12, The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said mechanical energy is converted into electrical energy by at least one magnetic field generator integral with said outer casing, which induces a variation of magnetic flux on at least one electrically conductive winding integral with said oscillating mass, 13, The mechanical-electrical conversion system of claims 11 and 12 characterized in that said magnetic field generators are part of a magnetic track, oriented towards the electrically conductive windings with the magnetic poles in alternate order, 14. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said electrically conductive windings are constructed with a plurality of electrically conductive side-by-side turns formed on an electrically and magnetically non-conductive substrate, preferably a multi-level printed circuit, movably coupled to said track of magnetic field generators, so that said electrically conductive side-by-side turns are positioned and spaced parallel and movably to the track of alternate pole magnetic field generators. 15. kinetic charge system of claim 1, characterized in that said conversion from mechanical to electrical energy is entrusted to a rotary electromagnetic generator coupled to said oscillating mass and to said external casing, using at least one mechanical transmission selected from the group which includes a rack and relative toothed wheel, a direct clutch transmission, a belt, transmission connecting rod crank. 16. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said energy collection circuitry modifies the electrical load applied to the electrically conductive windings, consequently modifying the damping in such a way as to favor and trigger the resonance of said oscillating mass, based on the external accelerations and relative frequencies, to find the optimal point in the conversion of mechanical energy into electrical energy, 17. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that the shape of all the components can be modified to be integrated into a device with the appearance of a battery, by providing special electrical contacts and using it instead of the electrical energy accumulator of each mobile device. 18. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said energy collection circuitry provides two redundant systems: a schottky diode rectifier normally excluded from an active transistor rectifier, in order to guarantee energy production with a reserve rectifier even when the main electrical energy accumulator is completely discharged and not can power the active rectifier, 19. The kinetic charge system of claim 1, characterized in that said oscillating mass also includes additional materials with a high specific weight added to allow a higher energy production and to modify the resonance frequency. 20. A kinetic charge system for portable electronic devices consists of: an external envelope; an oscillating mass inside said outer casing; at least one magnetic field generator movably coupled to at least one electrically conductive winding, providing a conversion from mechanical energy to electrical energy using the magnetic flux variations generated by the movements between said oscillating mass and said external envelope; an energy collection circuit configured to receive said output electrical energy from said electrically conductive windings and make said output electrical energy available to at least one type of load selected from the group which includes an electrical energy accumulator, an external circuitry, a mobile device external; characterized in that said oscillating mass further comprises at least one electrical energy accumulator, electrically connected to said energy collection circuitry, and a support which supports the components attached to said oscillating mass; 21. The kinetic charge system of claim 20, characterized in that said oscillating mass further includes at least one additional component of the device, selected from the group which includes a logic circuit, a power circuit, an input peripheral, an output peripheral, a mechanical part, a mechanical energy dissipator; And a support configured to support at least one electrical energy accumulator and said at least one additional component of the device, 22, A method comprising; speeding up the outer casing of a portable electronic device; causing an acceleration of the electrical energy accumulator of a portable electronic device and accumulating kinetic energy therein; causing magnetic flux variations on said electrically conductive windings, generated by the movements of the magnetic field generators between said mechanical energy accumulator and said outer casing of a portable electronic device; receiving the electrical energy at the output of said electrically conductive windings; make the electrical energy received available for at least one of the following uses recharge said electrical energy accumulator, power said portable electronic device, power an external load, 23. The method of claim 22 which further includes controlling the electrical energy output in such a way as to favor and trigger the resonance of the oscillating mass based on external accelerations and relative frequencies,
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