基于电镀铜平面弹簧的微型电磁式振动能量采集器

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第14卷第1期功能材料与器件学报Vo1．14，No．12008年2月JOURNALOFFUNCTIONALMATERIAI5ANDDEVICESFeb．，2008文章编号：1007—4252(2008)01—0171—04基于电镀铜平面弹簧的微型电磁式振动能量采集器王佩红，鲁李乐，戴旭涵，赵小林(1．薄膜与微细技术教育部重点实验室，微米／纳米加工技术国家级重点实验室，上海交通大学微纳科学技术研究院，上海200030；2．安徽大学物理与材料科学学院，合肥230039

2、)摘要：采用微机电系统加工技术制作出一种结构新颖的微型电磁式振动能量采集器，它可以把周围环境中的振动能转换为电能。整个结构主要由圆形SmCo28永磁体、铜平面弹簧和双层线圈构成。采用uV—LIGA技术和电镀技术制作铜平面弹簧和双层线圈，并与永磁体一起组装成试验样机，其体积大约为200mm。Ansys有限元仿真结果表明共振结构的一阶固有频率为129．3Hz。对组装好的电磁式振动能量采集器试验样机的初步测试表明：在加速度为3g(g=9．8m／s)的外界输入冲击下，负载两端的交流电压峰峰值为32．5mV。关键词：振动

3、能量采集器；微机电系统；电磁式；铜平面弹簧；双层线圈中图分类号：TH7；TN4文献标识码：ACvibrationenergyharvesterbasedoncopperplanarspringWANGPei—hong‘一LULi．1e‘DAIXu．han‘ZHAOXiao．1in‘，，，(1．KeyLaboratoryforThinFilmandMicrofabricationTechnologyofMinistryofEducation，NationalKeyLaboratoryofNano／MicroFab

4、ricationTechnology，ResearchInstituteofMicro／NanometerScienceandTechnology，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China；2．SchoolofPhysicsandMaterialScience，AnhuiUniversity，Hefei230039，China)Abstract：Anove]microelectromagneticvibrationenergyharvesterisprese

5、nted．whichcanconvertvibra—tionenergyintoelectricalenergyaccordingtoelectromagneticinductionlaw．ItconsistsofapermanentmagnetofSmCo28，acopperplanarspringandatwo—layercoil．Thecopperplanarspringandtwo—layercoilarefabricatedusingUV—LIGAandeleetroplatingtechnology

6、．Thesizeofthemicrovibrationenergyharvesterisabout200mminvolume．Theresuhoffiniteelementsimulationsisthatthenatural~equencyoftheresonantstructureis129．3Hz．Initialmeasurementshowsthatthepeak—to—peakvolt—agevalueoftheloadresistanceis32．5mVwhenthevibrationenergyh

7、arvesterisunderashockwithanaccelerationofabout3g(g．=9．8in／s)．Keywords：vibrationenergyharvester；microelectromechanicalsystem；electromagnetic；copperplanarspring；two—layercoil收稿日期：2007—07—20；修订日期：2007—09—22基金项目：国家自然科学基金(No、50405013)；863计划(No、2006AA04Z360)；微米／纳米

8、加工技术国家级重点实验室基金(No、9140C790301060C79)；上海市科委重点实验室基金(No．05dz22309)资助项目．作者简介：王佩红(1978一)，男，博士生，目前主要从事MEMS级振动能量采集器的设计与制作研究、通讯作者：戴旭涵，男，博士，副教授(E—mail：xhdai@sjtu．edu．CB)．维普资讯http://www.cqvip.com172功能材料与器