Projekt pt.: Mikrogenerator elektromagnetyczny zrealizowany w technologii LTCC na potrzeby pozyskiwania energii elektrycznej z otoczenia.
Instytucja Finansująca: Narodowe Centrum Nauki, MINIATURA 9
Lider Konsorcjum: brak
Konsorcjanci: brak
Kierownik Projektu: dr inż. Mirosław Gierczak
Okres realizacji: 10.07.2025-09.07.2026
Kwota dofinansowania: 49 433 PLN
Opis: Postęp technologiczny doprowadził do zmniejszenia poboru energii elektrycznej przez czujniki
(sensory), elementy wykonawcze (aktuatory) oraz inne elementy mikroukładów i mikrosystemów. Dzięki temu takie układy małej mocy stały się potencjalnym odbiorcą energii odzyskiwanej z otoczenia. Dlatego urządzenia stają się bezobsługowe, co wpływa korzystnie na środowisko w związku z redukcją odpadów chemicznych z baterii. Od wielu lat badane są różne metody pozyskiwania energii [1-2]. Badania te koncentrują się na zmniejszeniu rozmiarów i wagi, zwiększeniu powierzchniowej lub objętościowej gęstości generowanej mocy oraz ograniczeniu szkodliwości dla środowiska.
Technologia grubowarstwowa i LTCC umożliwiła mi zrealizowanie rotacyjnych mikrogeneratorów
elektromagnetycznych [3], których parametry wyjściowe zależą w największej mierze od prędkości obrotowej elementu generującego zmienne pole magnetyczne. Szereg przeprowadzonych badań dostarczył informacji na temat ich dalszej optymalizacji. Przede wszystkim należy opracować konstrukcję i technologię wytwarzania nowych, zminiaturyzowanych cewek, które umożliwią redukcję wymiarów geometrycznych mikrogeneratorów. Szczególnie należy zwrócić uwagę na wpływ liczby zwojów pojedynczej cewki oraz sumaryczną liczbę cewek w strukturze na parametry wyjściowe generatora. Odpowiednim rozwiązaniem tego problemu powinno być zastosowanie technologii grubowarstwowych past światłoczułych. Równie istotne co liczba cewek jest ich rozmieszczenie pokrywające jak największą powierzchnię podłoża, która znajdzie się pod wpływem zmiennego pola magnetycznego. Następny element mikrogeneratora, czyli tarczę z magnesami, należy zaprojektować uwzględniając geometrię cewek tak, aby powierzchnia magnesów pokrywała się w jak największym stopniu z pojedynczą cewką generatora. Ostatnim bardzo istotnym parametrem jest odległość między wymienionymi elementami – tarczą z magnesami oraz strukturą zintegrowanych cewek. Zagadnienia związane z miniaturyzacją cewek, tak od strony teoretycznej jak i eksperymentalnej są przedmiotem niniejszego wniosku, składanego w ramach konkursu MINIATURA-9.
Wszystkie wyżej opisane czynniki oraz elementy układu mają ogromne znaczenie z punktu widzenia
optymalizacji miniaturowych generatorów elektromagnetycznych, co przekłada się na mnogość zagadnień badawczych w celu osiągnięcia założonego rezultatu. W przypadku opisywanych mikrogeneratorów elektromagnetycznych pierwszym etapem na drodze do optymalizacji są właśnie wstępne badania w ramach projektu MINIATURA-9. Wykorzystana technologia grubowarstwowych past światłoczułych umożliwi wykonanie cewek o większej liczbie zwojów na tym samym obszarze. To z kolei przełoży się na zwiększenie wartości indukcyjności pojedynczych cewek i następnie całej struktury z cewkami. Przy założonych wymiarach całego układu wartość objętościowej gęstości mocy generowanej przez mikrogenerator elektromagnetyczny wzrośnie kilkukrotnie. Będzie można również rozpocząć badania związane z realizacją generatora o wymiarach o wiele mniejszych, jak również przygotować gotowy, w pełni działający układ umożliwiający odzyskiwanie energii z otoczenia.
Miniaturyzacja i optymalizacja parametrów pracy takich układów korzystnie wpłynie na poszerzenie stanu wiedzy i techniki dotyczącej układów odzyskiwania energii elektrycznej z otoczenia, jak również dalszy rozwój nauki.
