基于磁机电效应的摩擦式磁能收集器研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.04.005

电器与能效管理技术 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (4): 28-34.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2022.04.005

基于磁机电效应的摩擦式磁能收集器研究

孙添资¹^,², 翟小社², 耿英三², 张高潮², 王小华²

1.国网内蒙古东部电力有限公司, 内蒙古呼和浩特 010011
2.西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室, 陕西西安 710049

收稿日期:2021-12-30 出版日期:2022-04-30 发布日期:2022-06-06
作者简介:孙添资(1972—),男,教授级高级工程师,主要从事电网信息通信设备运行和技术管理工作|翟小社(1972—),男,高级工程师,博士,研究方向为高压检测理论和技术|耿英三(1963—),男,教授,主要从事电器智能化理论与技术、电器计算机辅助设计与仿真研究以及真空断路器研发工作

Research on Triboelectric Magnetic Energy Harvester Based on Magneto-Mechano-Electric Effect

SUN Tianzi¹^,², ZHAI Xiaoshe², GENG Yingsan², ZHANG Gaochao², WANG Xiaohua²

1. East Inner Mongolia Electric Power Co.,Ltd.,Huhehaote 010011,China
2. State Key Laboratory of Electrical Insulation and Power Equipment,Xi’an Jiaotong University,Xi’an 710049,China

Received:2021-12-30 Online:2022-04-30 Published:2022-06-06

摘要/Abstract

摘要：

基于电力系统中磁能丰富且分布广泛的特点,提出了一种摩擦式磁能收集器结构。通过搭建磁能收集测试平台,从磁场强度、材料厚度以及环境湿度变化等方面对磁能收集器电学输出性能进行测试分析。实验结果表明:随着磁场强度增大,磁能收集器的输出电压与输出电流随之增大,最大瞬时输出功率从846 μW提升到4 400 μW,输出功率提高了4.2倍;随着PDMS材料厚度的降低,磁能收集器输出开路电压与短路电流均呈现先增大后降低的趋势;随着相对湿度增加,基于摩擦式磁能收集器输出开路电压与短路电流均呈现降低的趋势。

关键词: 磁能收集器, 摩擦发电, 磁机电效应, 自供能

Abstract:

A triboelectric magnetic energy harvester structure is proposed based on the abundant and widely distributed magnetic energy in power systems.By building a magnetic energy harvesting test platform,the electrical output performance of the magnetic energy harvester is tested and analyzed in terms of magnetic field strength,material thickness,and environmental humidity variation.The experimental results show that the output voltage and current of the magnetic energy harvester increase with the increase of magnetic field strength,and the maximum instantaneous output power increases from 846 μW to 4 400 μW,which increases the output power by 4.2 times.With the decrease of PDMS material thickness,the output open circuit voltage and short circuit current of the magnetic energy harvester increase first and then decrease.With the increase of relative humidity,the output open-circuit voltage and short-circuit current of the triboelectric magnetic energy harvester both show a decreasing trend.

Key words: magnetic energy harvester, triboelectric nanogenerator, magneto-mechano-electric effect, self-supplied energy

中图分类号:

TM91

孙添资, 翟小社, 耿英三, 张高潮, 王小华. 基于磁机电效应的摩擦式磁能收集器研究[J]. 电器与能效管理技术, 2022, 0(4): 28-34.

SUN Tianzi, ZHAI Xiaoshe, GENG Yingsan, ZHANG Gaochao, WANG Xiaohua. Research on Triboelectric Magnetic Energy Harvester Based on Magneto-Mechano-Electric Effect[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2022, 0(4): 28-34.

图/表 10

图1

表1

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参考文献 21

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项目	长/mm	宽/mm	高/mm
悬臂梁钛片	100	20	0.3
PDMS薄膜	25	20	0.1
永磁体	5	20	4
缓冲层	25	20	4
铝箔	80	20	0.015

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Research on Triboelectric Magnetic Energy Harvester Based on Magneto-Mechano-Electric Effect

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