新型电磁摩擦发电机：采集多向振动能量

"北京大学信息科学技术学院微纳电子学研究院张海霞教授课题组开发了一种新型的电磁摩擦复合式能量采集器，能够有效地采集平面内的任意方向振动机械能，克服了传统能量采集器对振动方向敏感的问题，提升了能量转换效率。这种复合式发电机结合了摩擦式和电磁式的优点，采用自由悬浮磁体作为滑块，配以八瓣结构的摩擦发电机电极和电磁线圈，确保在任意方向振动时都能产生电信号输出。其设计包括弹簧固定的悬浮磁体和面内谐振系统，能在低频10Hz范围内有效工作。该设备能够在短时间内为电容充电，并能应用于人体运动或自行车动力的自供能系统，点亮多个LED灯，显示出了在可穿戴设备和物联网设备自供电领域的应用潜力。" 这篇摘要主要阐述了以下知识点： 1. **能量采集技术**: 摩擦式和电磁式能量采集器是常见的能量采集方式，各有其优势，但在实际应用中，由于振动的随机性和多方向性，效率往往受限。 2. **复合式能量采集器**: 北京大学的研究提出了一个创新的设计，将摩擦发电与电磁发电结合，使得能量采集器可以捕捉到平面内任意方向的振动能量，提高了能量收集的效率和适应性。 3. **设计原理**: 这种复合式发电机的核心是自由悬浮的磁体，它通过弹簧固定，与八瓣结构的摩擦发电机电极和电磁线圈相结合。当设备受到任意方向的振动时，既能产生摩擦电信号，也能产生电磁电信号。 4. **低频响应**: 设备的面内谐振系统使其在10Hz的低频范围内也能高效工作，扩大了能量采集的频率范围。 5. **快速充电能力**: 由于电磁发电机的大电流输出和摩擦发电机的高电压输出，复合式能量采集器能在短时间内为电容器充电，展示了其在实际应用中的快速响应特性。 6. **应用实例**: 这一技术在人体运动监测和自行车动力回收方面有实际应用，例如在跑步或骑自行车时采集能量，点亮LED灯，说明其在可穿戴设备和物联网设备的自供能系统中有广阔前景。 这种电磁摩擦复合式能量采集器的研发，为解决振动能量采集的方向限制问题提供了解决方案，也为未来自供能系统的开发提供了新的思路和技术支持。