Microstructures électrostatiques de récupération d'énergie vibratoire pour les microsystèmes

INTRODUCTION

1 - RÉCUPÉRATION D'ÉNERGIE MÉCANIQUE. STRUCTURES ÉLECTROSTATIQUES

• 1.1 - Objectifs de la récupération d'énergie pour les microsystèmes
• 1.2 - Récupération d'énergie vibratoire
  Figure 1 - Besoins en énergie de dispositifs de la vie courante [2] Figure 2 - Puissance disponible par type de source en fonction du temps [3]
• 1.3 - Intérêt des structures électrostatiques
  Tableau 1 - Sources vibratoires ambiantes

2 - PRINCIPE DE LA RÉCUPÉRATION D'ÉNERGIE MÉCANIQUE PAR SYSTÈMES ÉLECTROSTATIQUES

• 2.1 - Prérequis : phénomènes vibratoires et systèmes résonants
• 2.2 - Modélisation des structures résonantes – Application à la récupération d'énergie
  Figure 3 - Modélisation des structures résonantes
• 2.3 - Principe de la conversion
  Figure 4 - Cycles de conversion Figure 5 - Cycle à charge constante Figure 6 - Cycle à tension constante
• 2.4 - Utilisation des électrets
  Figure 7 - Électrets à excès de charges Figure 8 - Dispositif de décharge Corona Figure 9 - Système en position initiale Figure 10 - Déplacements de la contre-électrode Figure 11 - Paramétrage du système Figure 12 - Modélisation du système complet Tableau 2 - Diélectriques permettant d'obtenir des électrets stables

3 - STRUCTURES DE RÉCUPÉRATION D'ÉNERGIE MÉCANIQUE PAR PHÉNOMÈNES ÉLECTROSTATIQUES

• 3.1 - Structures mécaniques de base
  Figure 13 - Convertisseurs électrostatiques
• 3.2 - Structures électrostatiques sans électret
• 3.3 - Structures électrostatiques à électrets
  Figure 14 - Récupération des rotations (© IEEE 2003) [20] Figure 15 - Structure à base de poutre encastrée libre [29] Figure 16 - Structure développée par l'IMEC(© IEEE 2007) [30] Figure 17 - Structure développée à l'Université de Tokyo (© IEEE 2006) [31] Figure 18 - Utilisation des effets non linéaires et du multiphasage dans un système de récupération d'énergie à électrets (© IEEE 2010) [35] Figure 19 - Structure sur billes (© IOP/JMM 2009) [37]

4 - BILAN ET LIMITES

• 4.1 - Récapitulatif des systèmes existants
  Tableau 3 - Systèmes de récupération d'énergie sans électrets Tableau 4 - Systèmes de récupération d'énergie à électrets
• 4.2 - Limites et challenges de ces systèmes

5 - CONCLUSION ET PERSPECTIVES