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微型发电机以良好的振动为基础

点击量:   时间:2017-11-21 13:12:03

Will Knight(图片来源:Steve Beeby /南安普顿大学)开发了一种以立方体振动为食的糖立方体发电机研究人员称,它可能为成群的无线传感器甚至医疗植入物提供动力新型微型发电机以电磁方式收集功率,利用连接在毫米级悬臂上的几个磁铁的摆动它的尺寸仅为7.0毫米×7.0毫米×8.5毫米,其背后的团队表示它是迄今为止开发的最有效的微型发电机该发电机将30%的环境动能转化为电能,并且可以使各种低功率设备在没有电池的情况下运行 - 特别是当太阳能等替代品不可选时英国南安普顿大学的工程师Steve Beeby领导了该设备的开发他说,它可以为连接到桥梁,大型建筑物和其他经历振动的结构的设备提供动力例如,Beeby指出,小型电池供电的加速度计已经连接到美国旧金山的金门大桥这些监控桥梁的运动,以帮助工程师预测结构问题,但他们的电池必须定期充电 “振动能量收集作为一种为无线传感器节点供电的手段正在引起人们的极大兴趣,”Beeby说 “通过拆除电线和电池,有可能将传感器嵌入以前难以接近的位置”为了展示其微型发电机的潜在应用,Beeby的团队使用它为小型无线加速度计供电(见右图)相同设计的更大版本 - 大约相当于咖啡杯的大小 - 已经由一家名为Perpetuum的公司出售,该公司是Southhampton大学研究的副产品该设备主要用于为连接到炼油厂的无线传感器提供电力这种名为Mk2的新型微型发电机是作为更广泛的欧洲项目振动能量清除(VIBES)的一部分而开发的 Mk2包含四个由钕铁硼制成的磁体,每个磁体的尺寸为1.0mm×1.0mm×1.5mm它们连接在几毫米长的悬臂末端 - 两个在顶部,两个在底部悬臂在一端分叉,使得磁铁位于固定铜线圈的两侧,该铜线圈缠绕在盘上当悬臂响应于摇动而上下移动时,磁体移动并且磁场与盘相互作用以产生电力由磁铁布置产生的磁场是紧凑的,这意味着它不易受外部磁场的影响在对诸如桥梁等结构的振动水平进行测试时,发电机可产生高达46微瓦的电力 Beeby说这很容易为无线环境传感器等小型设备供电虽然这还不足以驱动像MP3播放器或手机这样的东西,但他说它肯定可以为心脏起搏器等医疗植入物提供足够的动力 - 在这种情况下,心脏的跳动提供了必要的振动该团队将其设备的效率与各种其他能量收集微型发电机进行了比较,其尺寸范围从几立方厘米到不到一微米宽这些装置中的一些使用替代方法来产生电力,而不是利用压电或静电过程为了准确地比较效率,研究人员必须创建一个数学图表来解释所经历的加速度的差异这表明他们的发电机是最有效的 “获得的结果非常显着,在很小的体积内获得了良好的电压输出,”在西班牙加泰罗尼亚理工大学研究能量收集的Francesc Moll说 “该设备很有前途”但Moll还提醒说,这种发电机只适用于特别低功率的设备 “未来,可能会有电子电路消耗如此低的功率水平,但现在适用性非常有限,”他告诉“新科学家”杂志他说,另一个问题是提供的电力可能不是连续的期刊参考:微机械与工程期刊(第17卷,第1257页)更多关于这些主题的信息: