一种悬臂梁式摩擦宽频振动能量采集器的研究

摩擦发电机的工作机理是接触起电与静电感应的耦合,当一种材料与另外一种材料发生摩擦时,材料的表面会带上电荷.传统摩擦发电机的输出有限,并且工作频宽较窄,限制了它在实际生活中的应用.本文提出了一种接触-分离式悬臂梁结构的摩擦发电机,利用激光切割和倒模工艺形成了带有微型结构的Ecoflex薄膜,提高了摩擦发电机的输出性能.所设计的摩擦发电机在悬臂梁运动过程中由于两摩擦面间的碰撞摩擦而产生宽带效应,拓宽了摩擦发电机的工作频宽,并且讨论了不同间隙对输出性能以及频宽的影响.当外接电阻为9MΩ,在1g加速度条件下,摩擦发电机的输出功率为0.69μW.在加速度为0.5g,频率为23Hz条件下,摩擦发电机的开路电压峰峰值为20V.此外,在加速度为0.5g时,摩擦发电机的工作频宽达到27Hz.