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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-76475
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7647/


Bouendeu, Emmanuel

Printed circuit board-based electromagnetic vibration energy harvesters

Leiterplatten-basierte elektromagnetische Vibrationsenergiewandler

Dokument1.pdf (6.172 KB) (md5sum: 049772e92c293c9e750df5d22056b688)

Kurzfassung in Deutsch

Leiterplattentechnik ist allgemein als Verbindungstechnik von elektronischen Bauteilen und Träger von elektronischen Bauelementen bekannt un verbreitet. Kann man Leiterplattentechnik als Technologie von Mikroenergieerzeugung sich vorstellen? Diese Dissertation stellt Methoden zur Implementierung von kostengünstigen skalierbaren leichtgewichtigen elektromagnetischen Vibrationswandlern vor. Diese elektromagnetischen Vibrationswandler sind für klein- und großflächige Anwendungen ohne erheblich zusätzliche Kosten und Gewichte einsetzbar und sind auch für Kleinfrequenzbereiche von mechanischen Vibrationen geeignet. Sie basieren auf einer Kombination aus herkömmtlicher Leiterplattentechnik und Polymethylmethacrylat (PMMA) oder Polycarbonat. Sie werden Leiterplatten-basierte elektromagnetische Vibrationswandler (PCB-based EM-VEHs) genannt. Leiterplatten-basierte elektromagnetischen Vibrationswandler sind Mikrogeneratoren, die frei verfügbare mechanische Vibrationen in der Umgebung eines Mikrosystems erfassen und in elektrische Energie durch das Faradaysche Gesetz der elektromagnetischen Induktion umwandeln. Sie sind saubere Alternativen zu Batterien als Stromversorgung für niedrigstrom verbrauchende Mikrosensornetzwerke. Heutzutage sind viele elektromagnetische Vibrationswandler Silizium-basiert und auf kleinflächige Anwendungen beschränkt. Silizium-basierte Vibrationswandler sind für großflächige Anwendungen bezüglich Kosten und Gewichte ungünstig. Sie sind teuer und erfordern Implementierungsanlagen, die Länder mit jüngerer Wirtschaft wie zum Beispiel Kamita (Afrikanische Länder) sich kaum leisten können. Dies stellt ein Hindernis für den verbreiteten Einsatz solcher sauberer Mikrogeneratoren dar, die zur Verbesserung der Lebensqualität, inbesondere für Gemeinschaften in ländlichen Gebieten beitragen können.
Verschiedene Topologien von Leiterplatten-basierten elektromagnetischen Vibrationswandlern für klein- und großflächige Anwendungen, in Stanadard and inverser Konfiguration werden vorgestellt.


Kurzfassung in Englisch

Printed circuit board (PCB) technology is generally known as technology used for interconnecting electronic components or as substrate of electronic building elements. Can one imagine printed circuit board technology for clean micro-power generators? This thesis presents methods for achieving electromagnetic vibration energy harvesters based on the combination of printed circuit board technology and polymethylmethacrylate (PMMA) or polycarbonate. Such harvesters are called printed circuit board-based electromagnetic vibration energy harvesters (PCB-based EM-VEHs). They are low-cost, suitable for small and large area applications, lightweight and can address low frequency mechanical vibrations over a fairly broad frequency bandwidth. PCB-based electromagnetic vibration energy harvesters are micro-generators based on Faraday’s law of electromagnetic induction which harness free mechanical vibrations in the environment of microsystems and convert them into useable electrical power. They are clean alternatives to batteries as power supplies for low-power microsensor networks. Many electromagnetic vibration energy harvesters to date are silicon-based harvesters which are expensive and mainly restricted to small area applications and cannot be scaled-up for large area applications (blades of helicopter or wind generators) without extremely high additional cost and weight. Silicon technology requires expensive facilities which are unaffordable by countries with younger economics, for exemple, Kamita (African countries). This is a barrier to the ubiquitous deployment of such clean micro-generators which can help to improve the quality of life, especially for communities living in remote areas.
Different topologies of PCB-based electromagnetic vibration energy harvesters in the standard and inverse configuration, for small and large area applications are presented.


SWD-Schlagwörter: Leiterplattentechnik , Elektromagnetismus , Vibration , Energie , Wandler
Freie Schlagwörter (deutsch): Leiterplattentechnik , Elektromagnetismus , Vibration , Energie , Wandler
Freie Schlagwörter (englisch): Printed circuit board technology , electromagnetism , vibration , energy , harvester
PACS Klassifikation 34.50.EZ , 77.65-J , 41.20.-q
Institut: Institut für Mikrosystemtechnik
Fakultät: Technische Fakultät (bisher: Fak. f. Angew. Wiss.)
DDC-Sachgruppe: Technik
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Korvink, Jan G. (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 20.07.2010
Erstellungsjahr: 2010
Publikationsdatum: 22.07.2010
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