Об этом сообщила пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ.
Как пояснил профессор кафедры проектирования и технологий радиоаппаратуры НовГУ Р. Петров, такие генераторы могут найти применение в ветроэнергетических установках, гидрогенераторах, турбогенераторах и другом электрооборудовании, предназначенном для преобразования механической энергии в электрическую.
В основе разработки лежит использование магнитоэлектрических элементов, функционирующих за счет магнитоэлектрического эффекта. Данный эффект позволяет преобразовывать механическую энергию сначала в магнитную, а затем в электрическую. Конструктивно элементы выполнены в виде пластин, действующих по принципу камертона в состоянии резонанса. В них происходит интенсивное выделение энергии вибраций, которая затем преобразуется до необходимого уровня и накапливается.
Ученые исследовали характеристики элементов для создания магнитоэлектрического синхронного генератора. Идея такого генератора была впервые предложена новгородскими исследователями еще в 2015 г. Ключевыми преимуществами новой технологии являются малогабаритность, высокая энергоэффективность и экологическая чистота. Уже сейчас получаемой мощности достаточно для применения в автономных устройствах.
Важным преимуществом разработки является ее компактность по сравнению с солнечными панелями, которым необходимы большие площади и солнечный свет. Кроме того, новые элементы значительно легче традиционных тяжелых электромагнитных генераторов. Дополнительным экономическим преимуществом является отказ от использования дорогостоящей меди для обмоток, что существенно снижает себестоимость конечных изделий.
В рамках исследований были изучены два типа элементов с разными размерами. Каждый элемент состоит из склеенных между собой пластины пьезоэлектрика и тонкой гибкой магнитострикционной пластины.
Для точного измерения характеристик элементов был специально разработан уникальный измерительный стенд. С его помощью ученые изучили работу элементов в нерезонансном и резонансном режимах в широком диапазоне частот.
Результаты экспериментов подтвердили высокий потенциал элементов для применения в энергогенераторах. Совместная работа элементов в резонансном режиме увеличивает выходную мощность на несколько порядков.
Мощность одного элемента на резонансной частоте около 51 кГц составила примерно 1 мВт. Этой мощности уже достаточно для питания маломощных энергонезависимых устройств.
Полученные результаты будут использованы для создания прототипов новых генераторных систем. Работа выполнена при поддержке гранта Минобрнауки России в рамках проводимого в стране Десятилетия науки и технологий.
Автор: А. Шевченко
