Dimmensionnement d'un générateur piézoélectrique appliqué à une voie routière

1.3.2 Les différents moyens de transduction mécano-électriques

Les principes essentiels pour convertir l'énergie mécanique en électricité sont : électrostatique, électromagnétique et piézoélectrique. Chaque technique correspondante a ses propres avantages et inconvénients, tout dépend de plusieurs paramètres liés à l'énergie disponible dans la source de vibration et aux contraintes de l'application comme :

- L'encombrement autorisé

- La fréquence d'entrée

- L'étendue du spectre de vibration

- L'amplitude de la vibration

- Le type de charge à alimenter et d'autres

1.3.1.1 Les générateurs électromagnétiques

Ce type de générateur fonctionne grâce à l'effet électromagnétique du mouvement
relatif d'un conducteur dans un champ magnétique. La vibration ambiante excite la base du système, ce qui entraîne un mouvement de translation relatif de l'aimant par rapport à la bobine (HOANG, 2019).

Ce mouvement oscillant relatif provoque une variation du flux magnétique à l'intérieur de la
bobine. La tension induite dans la bobine peut être déterminée par la loi de
Faraday :

où å est la tension induite et est le flux magnétique.

La tension en circuit ouvert à travers la bobine est donnée par l'équation suivante :
où N est le nombre de spires de la bobine, B est l'induction magnétique, l est la longueur d'un enroulement, et x est le déplacement relatif de l'aimant par rapport à la bobine. La puissance électrique récupérée est transmise à la charge RL.

Figure 5 : Générateur d'énergie vibratoire électromagnétique à un degré de liberté

Cette technologie est assez mature avec l'apparition de produits sur le marché,
notamment dans les applications industrielles utilisant des machines tournantes et dans les
applications ferroviaires. Ces produits ont généralement un volume de quelques dizaines de
centimètres cubes. Le modèle DICE de la société Kinergizer qui a un volume de 36 cm³ peut
récupérer une puissance maximale de 2,5 mW (en fonction du niveau de vibration < 10 g).

La société suédoise ReVibe Energy propose trois modèles de récupération d'énergie intégrés
avec une option de gestion du stockage d'énergie. Le modèle Q a un volume de 15,6 cm³ et un poids de 60 grammes, il peut récupérer une puissance maximale de 150 mW à 1 g
d'accélération. Le modèle PMG la société Perpetuum peut fournir une puissance maximale de 27,5 mW, son volume est de 253 cm³ et sa masse est d'environ 1 kg.