微型压电及磁电式能量采集器的研究进展

无线传感器网络是二十一世纪影响人们生活的关键技术之一,具有广阔的应用前景,而微型能量采集器因最有可能代替传统电池为其节点供电,已成为国内外的研究热点。重点介绍了国内外压电式及磁电式微型能量采集器的研究进展;分析了其结构设计、器件性能,包括器件固有频率、输出电压以及输出功率等关键性参数,总结了其能量收集模块与能量储存模块的优缺点,对未来研究工作所面临的挑战及发展趋势进行了讨论。

微型抗磁悬浮振动能量采集器结构设计与分析

利用抗磁性材料在磁场中产生抗磁力,从而实现稳定的悬浮。提出了一种新型的抗磁悬浮振动能量采集器,通过提升永磁体与悬浮永磁体产生的磁吸力抵消悬浮永磁体的重力,两个热解石墨薄板与悬浮永磁体之间产生的抗磁力作为使悬浮永磁体回复到平衡位置的回复力。通过Maxwell软件仿真,计算出悬浮永磁体的最大活动范围为1.3 mm,并且对比分析磁力的增量与抗磁力的增量,进一步计算出特定结构的固有频率为11.3 Hz。该结构避免了传统机械悬浮的能量损失,装置的能源来自外部的振动环境,可以持续为MEMS提供能源。

微型抗磁悬浮振动能量采集器结构研究与分析

针对微机电系统供电问题,提出一种新型的抗磁悬浮振动能量采集器结构。该结构消除了传统机械悬浮的能量损失,利用提升永磁体与悬浮永磁体之间的磁吸力抵消悬浮永磁体的重力,两个热解石墨薄板与悬浮永磁体之间的抗磁力作为回复力使悬浮永磁体回到平衡位置。通过有限元软件MAXWELL仿真计算,悬浮永磁体的最大活动范围1.3mm;同时,分析了在悬浮永磁体悬浮的范围内磁力的增量与抗磁力增量大小对比,得出了抗磁能量采集器的运动特性和稳定工作的范围为0.7mm。

微型热电能量采集器的研究进展

热电能量采集器是一种基于塞贝克效应,利用温差将热能直接转化成电能的温差发电装置。由于其体积小、重量轻、寿命长、无机械运动部件、绿色环保等优点,微型热电能量采集器(MTEG)已经引起了国内外的广泛关注。综述了微型热电能量采集器在国内外的研究进展,介绍了温差发电的工作原理,从热电材料和器件结构两方面重点探讨了微型热电能量采集器的研究现状。对微型热电能量采集器未来的发展方向进行了分析和预测,认为积极寻找具有高优值系数的热电材料制备易于加工和集成的高性能的微型热电能量采集器是未来研究工作的目标。微型热电能量采集器有广阔的应用前景。

抗磁悬浮能量采集器结构参数对输出特性影响

对微型振动抗磁悬浮能量采集器各个结构的参数进行分析,研究其变化对能量采集器的输出特性的影响。提升永磁体的尺寸的变化对悬浮永磁体的平衡位置影响很大,但对系统固有频率和输出电压影响很小。悬浮永磁体尺寸变化对平衡位置没有影响,但对系统的固有频率和输出电压影响很大。热解石墨材料的尺寸变化对于抗磁力的影响有一个边界值,超出边界值时抗磁力不随尺寸变化而变化。并通过COMSOL软件进行电压仿真,得到的最大输出电压为6.15 m V,系统工作的频率范围为2.2~10.3 Hz。