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IMEC采用MEMS技术实现输出功率为原来50倍的振动发电元件 |
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| http://cn.newmaker.com
1/19/2012 11:12:00 AM
日经BP社
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比利时IMEC与荷兰HolstCentre开发出了以高转换效率从振动能量获得电力的振动发电元件。该元件采用MEMS技术在150mm的SOI晶元上制成。元件尺寸为3mm×3mm×1.7mm，当振动频率为1011Hz时，能最大输出489μW的电力。
一般而言，振动发电元件的输出功率与元件的面积基本成正比。3mm见方尺寸输出的489μW电力，几乎是采用相同频率的原标准振动发电元件的50倍左右，输出密度相当于美国密歇根大学（University of Michigan）的研究小组最近发布的优异数据的约13倍。
通过消除空气阻力实现
该发电元件由蚀刻SOI晶元制成的悬臂型振荡器，以及将振荡器的振动转换为电力的压电电容器组成（图1（a））。压电电容器采用用金属箔夹着压电材料氮化铝（AlN）薄膜的构造。
图1：把SOI晶元和玻璃基板粘贴在一起保持真空
IMEC等开发的振动发电元件的构造（a）。在真空中在SOI晶元上下粘贴玻璃基板制造元件。由此，使振荡器的振动不再受空气阻力的影响。
关于获得高输出功率的最大理由，IMEC等提到了用玻璃基板真空密封振荡器。由此消除了此前导致振动衰减、使输出功率降至1/10～1/100的空气阻力。同时，共振频率偏差也改善了0.5％。目前已经把共振频率偏差控制在±1.5％。共振频率Q值高达370～455。
以轮胎受到的冲击驱动
此次开发的振动发电元件设想的主要用途为封装于汽车轮胎内部使用的轮胎压力传感器（TPMS：tyre-pressure monitoringsystems）等。虽然该用途无法获得1011Hz的高频率，但可将元件受到地面的冲击作为能量源进行发电。例如，在轮胎旋转数为约10转/秒、时速70km时，可获得约42μW的高输出功率。（记者：野泽 哲生，《日经电子》）
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