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⚙ 智能制造与装备科研进展

中国农业大学研制铁磁纤毛增强型摩擦-电磁混合型机械能采集装置和三相磁场能量采集装置

完成机构
发布时间
2023-08-21

💡这项突破是什么?

中国农大新闻网讯 近日,中国农业大学工学院智能传感与装备青年科学家创新团队的李臻副教授在Nano Energy和Applied Energy期刊上分别发表了题为‘A ferromagnetic tribo-cilia enhanced triboelectric-electromagnetic hybrid generator with superior performance in contact-noncontact sliding motion’和‘A novel high-performance three-phase magnetic field energy harvester for powering up vehicle onboard electronics’的研究型学术论文。研究立足大数据时代背景下农机物联网技术发展对海量车载传感器节点的分布式供电需求,充分挖掘和利用农机装备在生产作业环境中泛在的高熵能源,研制了铁磁纤毛增强型摩擦-电磁混合型机械能采集装置和三相时变磁场能采集装置,为智能农机装备自供电传感技术的发展提供了创新研究思路。

农机装备作业工况恶劣,地表环境风能随机无序,该研究高度集成基于铁磁纤毛的摩擦纳米发电单元和基于多层印制绕组的电磁发电单元,提出了一种摩擦-电磁混合型能量采集装置。该装置可在临界接触状态下输出最大电气功率,实现了固-固接触滑动摩擦模式下低摩擦阻力和高电气输出的性能兼顾,有望解决材料磨损与高输出性能间的突出矛盾。结果表明,该装置可通过收集农田环境风能驱动多类车载型农机传感器。该项研究成果发表于Nano Energy(2023(113):108538),中国农业大学为第一署名单位,硕士研究生王康达和孙道宇为共同第一作者,李臻副教授为通讯作者。此外,该研究工作已公开一项发明专利(CN115609976A)。

TEHG性能测试与农机装备田间传感系统应用验证

近年来,新能源技术的蓬勃发展为智能农机装备提供了新型、高效的动力系统构型,同时也为新能源农机装备的能量回收系统提供了潜力空间和技术平台。为此,研究小组进一步研制了面向永磁同步驱动电机母线交变磁场能收集的三相磁场能量采集装置,可在复杂多变的车辆行驶工况下实现磁场能量的高效持续收集和向车载传感单元的稳定供能。该研究可在新能源农机装备车辆平台上实现一定程度的分布式供电目标,有望解决传统车载电力系统因传感节点数量剧增带来的繁杂布线、车重及成本增加等问题,并减轻直流功率变换器的变电负担。该研究研究成果发表于Applied Energy(2023(347):121417),中国农业大学为第一署名单位,已毕业硕士研究生王康达为第一作者,李臻副教授为通讯作者。此外,该研究工作已公开一项发明专利(CN114172276A)。

新能源车辆PMSM三相磁场能量采集装置

以上研究工作得到了我校工学院宋正河教授、何志祝教授和朱忠祥教授等人的深入指导和大力支持,并得到国家重点研发计划青年科学家项目(2022YFD2000300)、国家自然科学基金面上项目(52175259,52072407)和国家电网公司总部科技项目(5700-202255213A-1-1-ZN)的资助。

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285523003750

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030626192300781X?via%3Dihub