Беспроводное соединение повседневных объектов, известное как Интернет вещей, зависит от сетей беспроводных датчиков, которым требуется небольшое, но постоянное снабжение электрической энергией. Это может быть обеспечено сборщиками электромагнитной энергии, которые генерируют электроэнергию непосредственно из окружающей среды. Лиз-Мари Лакруа из Университета Тулузы, Франция, с коллегами из Тулузы, Гренобля и Атланты, Джорджия, США, использовали моделирование методом конечных элементов, чтобы оптимизировать конструкцию одного такого сборщика энергии, чтобы он вырабатывал электроэнергию максимально эффективно. Эта работа опубликована в журнале EPJ Special Topics .
Интернет вещей состоит из огромного количества, как правило, небольших портативных устройств , каждое из которых нуждается в собственном устойчивом источнике микроэнергии. Батареи не подходят для этого, так как их часто нужно заменять или перезаряжать. Вместо этого рассматривается множество различных технологий, одним из наиболее многообещающих решений которых является сбор электромагнитной энергии .
Сборщик электромагнитной энергии состоит из вибрирующей пластины, удерживающей массив микромагнитов, обращенных друг к другу и соединенных с параллельной статической катушкой. Электрическая энергия вырабатывается вибрирующими магнитами, и количество электричества, которое может попасть в цепь, зависит от конструкции катушки и магнита и расстояния между ними.
Лакруа и ее команда изучили систему, в которой магниты были современными магнитами NdFeB, то есть они были составлены из сплава редкоземельного металла неодима с железом и бором. Они обнаружили, что мощность можно оптимизировать за счет компромисса между расстоянием между магнитами в массиве и количеством витков в катушке; уменьшение расстояния между катушкой и массивом и увеличение толщины магнитов также может увеличить его.
«Сейчас мы производим харвестеры, используя рекомендации, которые мы разработали в ходе этого исследования», — объясняет она. Эти устройства, вероятно, окажутся полезными в аэрокосмической, автомобильной и биомедицинской отраслях, а также в других отраслях, которые стали полагаться на Интернет вещей.
Дополнительная информация: Илона Лесерф и др., Оптимизация вибрирующего сборщика электромагнитной энергии МЭМС с использованием моделирования, Специальные темы Европейского физического журнала (2022). DOI: 10.1140/epjs/s11734-022-00577-8
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com