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基于微液滴介质和差分电容器的静电式微型振动发电机
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 分类:TM387[电气工程—电机]
  • 作者机构:[1]重庆大学新型微纳器件与系统技术国家级重点学科实验室,重庆400044, [2]重庆大学微系统研究中心,重庆400044
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.60706032)
中文摘要:

针对现有悬臂梁式微型振动发电机存在低频响应不敏感,抗冲击能力差等问题,提出了一种利用微液滴介质拾振实现差分电容器变化及电荷转移的静电式微型振动发电机新结构。根据驻极体模型,推导出了差分电容器极板的电荷分布公式;结合微液滴作受迫正弦振动假设,建立了静电式微型振动发电机的数学模型。采用COMSOL Multiphysics软件对微液滴运动及电容器极板电荷分布进行了仿真,得到了发电机的输出电压幅频特性。制作出了以汞为介质的静电式微型振动发电机样机,进行了样机的性能测试。实验结果表明:该静电式微型振动发电机共振频率为3Hz,在加速度为3 g、振动激励频率为3Hz,负载为1MΩ时,测得样机输出电压峰-峰值为1.21V,输出功率为0.73μW,实现了环境中低频振动能量的获取与转换。

英文摘要:

A micro electrostatic seismic power generator based on a droplet was proposed for harvesting the seismic energy in low frequency to improve its low frequency response and impact resistance abilities.The generator structure was based on the charge transfer between the differential capacitors inducted by the movement of the micro droplet in the electric field of an electret.According to the electret model,the charge distribution on the differential capacitors was derived.Combined with the assumption of forced sinusoidal vibration of the micro droplet,a mathematic model of the micro power generator was established.The COMSOL Multiphysics was employed to simulate the micro droplet movement and charge distribution,then the voltage-frequency characteristics were obtained.A prototype of the electret and micro-droplet-based micro seismic power generator was developed and tested.Its resonant-frequency is 3 Hz,the output power is about 0.73 μW on 1 MΩ resistance when the vibration acceleration is 3 g under a resonant frequency.It can scavenge the energies from low-frequency external vibrations.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699