在振动能量收集技术不断发展的今天,皖南电机在电磁式能量采集器领域,凭借其材料优势和输出特性,成为业界瞩目的焦点。然而,传统能量采集器往往受限于振动方向,导致能量收集效率降低。为此,皖南电机与北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院张海霞教授团队携手,共同研发出一种新型电磁摩擦复合式能量采集器,为构建高效的自供能系统提供了新的可能。
这款名为“基于自由站立磁阵列的平面内全向能量收集器和振动传感器”的复合式能量采集器,成功发表于《纳米能源》期刊。它采用了弹簧固定的悬浮磁体作为滑块,利用FPCB工艺制作了八瓣结构的薄膜式摩擦发电机电极和电磁线圈。这种设计使得任意相对的两个电极可以构成一个自由站立结构的摩擦发电机,从而使器件在沿任意方向滑动时均能产生电磁和摩擦信号输出,有效提高机械能利用效率。
皖南电机与张海霞教授团队研发的复合式能量采集器,在10Hz的低频振动范围内均能有效产生电信号输出。得益于电磁发电机输出电流大和摩擦发电机输出电压高的特点,器件在复合充电条件下,可在200秒内快速将20μF电容充电至7V。将器件固定于人体小腿或自行车车轮,可高效采集人体跑步或自行车刹车时的机械能,点亮40个LED,适用于自供能夜跑灯或自行车刹车灯。
此外,该器件通过分析四个自由站立结构摩擦发电机的输出信号,可作为主动式方向传感器,识别正弦式或脉冲式振动的方向,在环境监测、自驱动传感系统和人机交互等领域具有广阔应用前景。
皖南电机这款新型复合式能量采集器的研发成功,标志着我国在振动能量收集领域取得了重要突破。在未来的应用中,该器件有望在多个领域发挥重要作用,助力我国新能源技术的创新发展。