Micro generador electromagnético a partir de vibraciones

Hace unos días hablábamos de “Energy harvesting con tecnología piezoeléctrica”, el primero de los artículos que dedicábamos a formas emergentes de obtener energía. Volvemos a profundizar sobre esta temática, actualmente en auge como consecuencia del interés actual por el despliegue de nodos inalámbricos de sensores (ver “Eficiencia energética en redes wireless de sensores para aplicaciones de vigilancia”. La obtención de energía a partir de las vibraciones ha recibido especial interés como medio para generar energía en nodos de sensores inalámbricos. La energía cinética típicamente se convierte en energía eléctrica usando mecanismos de transducción electromagnético, piezoeléctricos o electroestáticos. Las vibraciones son una fuente atractiva ya que la energía puede recuperarse por dispositivos inerciales compactos que se benefician de una amplificación factor-Q alta en la amplitud de la excitación de la base. Hablamos en este artículo de un pequeño generador electromagnético (volumen del componente 0,1 cm3, volumen práctico 0,15 cm3) que utiliza componentes discretos y está optimizado para bajos niveles de vibración ambiental basados en datos de aplicación real. El generador utiliza cuatro imanes móviles con un serpentín localizado dentro del campo magnético móvil. El tamaño del imán y las propiedades del serpentín se optimizaron con un campo final produciendo 46 µW en una carga resistiva de 4 kΩ de unos niveles de aceleración de 0,59 m s-2 a su frecuencia resonante de 0,52 Hz. Este micro generador electromagnético se desarrolló para obtener energía de las vibraciones de un compresor de aire que exhibe máximas vibraciones en el rango de 0,19 – 3,7 m s -2 a frecuencias entre 43 Hz y 109 Hz. El micro generador fue por tanto diseñado para operar dentro de este rango y ser tan pequeño como sea posible mientras que genera niveles utilizables de energía y voltaje. El generador produce picos de potencia de 10,8 µW con una aceleración de 60 mg en una carga de 110 Ω. El generador también muestra un comportamiento no lineal que produce un nivel significativo de histéresis en la salida.

Bibliografía: A micro electromagnetic generator for vibration energy harvesting. J. Micomech. Microeng. 17 (2007)