フレキシブル基板の折り曲げ構造を用いたエレクトレット発電器

出典: BeansCM

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安心安全快適デバイス 安全安心センシング 応用 防災・事故防止センサ(自然災害、交通事故防止等)
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環境応用デバイス マイクロエネルギー 環境発電 振動
機能・製作用要素 機能要素 アクチュエータ・トランスデューサ要素 発電要素


目次

項目の説明 【必須】

フレキシブル基板上に重り,エレクトレット基板,対向電極を順番に固定し,折り曲げて積層構造とした,gap-closing型のエレクトレット発電器

構造

図1に発電器構造を示す.裏側が電極あるいはエレクトレット基板となった重り,電極が交互に並ぶようにフレキシブル基板上に固定し,振動によって 空隙が変化することにより,電流を並列に取り出す.1cm角の基板を用い,エレクトレットとしては,50nm厚のPECVD SiNを表面に成膜した1um厚の SiO2膜を用いた.荷電後の表面電荷は350Vであり,初期の空隙は200umである.組立は,最下層の基板に4つのピンを立て,そこにフレキシブル基板を 折り曲げながら刺していくことにより行った.最上部には電源管理回路および無線回路を配置した.図2は組立後の発電器の写真であり,全体の寸法は, 2 cm x 2 cm x 1.5 cmである.

図1 発電器構造
図2 発電器の写真

特性・性能・評価

図3に,20 MOhmの外部負荷に対する,振動加速度4Gでの発電出力と振動周波数の関係を示す.156Hzで最大33.1 uWが得られた. 図4は,振動周波数156Hzにおける発電出力と外部負荷の関係であり,4Gに比べて1Gでは発電出力が2桁程度低下してしまうことが 判る.

図3 発電出力と周波数の関係
図4 発電出力と外部負荷の関係

文献情報,参考文献

[1] Chiu, Y., Bargayo, R. P., and Hong, H.-C., “Stacked Electret Energy Harvesting System Fabricated with Folded Flexible Printed Circuit Board,” Proc. 12th Int. Workshop on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2012), Atlanta, (2012), pp. 149-152.

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