自發電滑鼠 「滑」出無窮的電力

滑鼠是個人電腦中,非常重要的輸入介面,長長的連接線讓它得了個滑「鼠」之名;後來無線滑鼠問世,突破了許多空間的限制,但是必須不斷更換電池,又變成另一種障礙。工研院研發出的自發電滑鼠,突破微發電機的技術,只要靠著滑鼠移動時的小小動作,就可以高效率地將動能轉換成電能,不必再更換電池。
文楊純芳 攝影鄒福生

擁有無線滑鼠很方便,不管是在辦公室還是出門在外,有了無線滑鼠就少了惱人的電線。但是無線滑鼠很耗電,若在使用電腦途中電池突然沒電了,剛好又碰到重要的場合或是緊急工作待處理,卻又臨時找不到電池替換,那可真是讓人傷透腦筋了。
為了解決這個問題,許多人除了擁有無線滑鼠之外,還另外準備有線滑鼠以防萬一,原來是為了簡化,反而愈弄愈複雜??。難道就沒有一個滑鼠是不用電池也不用電線的嗎?工研院機械與系統研究所研發出的高效能自發電回充裝置——「自發電滑鼠」,將自發電回充裝置應用於電腦無線滑鼠中,讓滑鼠吸收移動時的動能作為滑鼠電力,可以讓事情變得簡單許多。
這項微發電機技術的特性,在於不必像市面上常見的自發電手電筒一樣,得使勁搖動才能發電,自發電滑鼠可以將移動範圍小、低速、低加速度的動能,有效地回收並高效率地轉換成電能,只要是一般的滑鼠使用方式,就可以讓滑鼠的電力源源不絕。此項產品不僅獲得日內瓦發明展環保能源類金牌獎,更在匹茲堡發明展電腦硬體類中得到銅牌獎的榮譽。

依靠動能回收發電的自發電滑鼠,可降低無線滑鼠使用電池的數量,是極具環保意義的研發設計。(圖為計畫主持人彭文陽)

 

 

 

 高效率動能轉電能
自發電滑鼠計畫主持人彭文陽表示,裝置在自發電滑鼠內的高效自發電充電裝置,吸收的動能可以有效地轉換成電能,整體轉換效率可高達60%。主要的原因在於內藏的高效能迷你往復式發電機,利用堆疊排列的磁鐵與良好的磁通路徑,在低速運動時,即可達到極佳的能量密度。
與傳統「手搖式發電手電筒」相比較,手搖式手電筒的發電裝置較大,再加上要有一定的速度,才能感應足夠的電壓,很多時候讓人搖到手痠了,也只能亮一下子。而工研院研發的微型自發電裝置,體積變得十分輕巧,而且效率更好。「不過最初我們並沒有想到可以應用在滑鼠上,」彭文陽笑著說,以前有廠商希望工研院能協助發展小型的發電裝置,應用於震動電鑽自動照明上,將燈裝在鑽頭的前方,利用震動轉換成電能。當時為了因應此需求,就研發出這項小型發電裝置專利,後來有電腦周邊的廠商,也提出相關的需求,幾經討論之後,大家才想到,也許可以將此裝置應用於滑鼠上。
因為滑鼠廠商有很多產品都是外銷,像美國對於無線滑鼠的使用率就很高,但無線滑鼠的電池更換是一個很大的問題。雖然有些產品標榜可以使用三到四個月,但因為現有的無線滑鼠多搭配充電電池,若是電池的品質不良,充電週期會很快隨著使用時間而減短;若選購較好的充電電池,又必須付出高昂的成本,甚至接近無線滑鼠的一半。這變成一個很大的困擾,很多消費者為了怕滑鼠突然沒電,還要準備一個有線的滑鼠當備用。因此,廠商就在思考:如何能延長電池充電的週期,或者完全取代現在的電池,這樣的構想,促成了自發電滑鼠的問世。

小技術帶來的大應用

在日內瓦發明展中,由於自發電滑鼠具有節能與自發電的優點,吸引了當地許多專業人士的目光,甚至有一位微機電技術領域的專業人士,來回看了三次,在討論的過程中,彭文陽還差一點被對方考倒。
此次去日內瓦參賽,不僅在交流中啟發許多新的應用方向,「更讓我在產品的講解技巧上愈加成熟,」彭文陽開玩笑地說道。當時廠商經常會問:這微發電機可以用在別的地方嗎?答案是可以的,但是要依照不同的使用模式、使用頻率、速度、特性等,適合的發電機也有所不同,所以每一個場合,都要因地制宜地設計與應用,方能發揮最佳的能量捕捉或轉換效率。
自發電滑鼠的原始概念,是來自微發電機技術的應用,將移動範圍小、低速、低加速度的動能,有效回收能量並轉換成電能,主要原因是特殊的磁通幾何路徑安排與高的磁力線切割效率以及高的線圈密度,不僅製作過程簡單、量產容易,且零件數目少,是相當有潛力的產品。
這項計畫最早只是做微型發電機,但在未來的兩三年,研發團隊希望可以將發電機做更深的推廣與應用,像是應用在沖水馬桶、沖水小便斗還有腳踏車燈、遙控器等等,不管是水力還是機械式動能,只要有動能的產生,就能把微發電機裝置於這些物品內,將動能轉換成電力。
由於依靠動能回收自發電的概念,是極具環保意義的,隨著節能減碳的時代來臨,此自發電裝置將會扮演節能先驅者的角色,帶領大家走向更美好更方便的生活。

摘自工業技術與資訊202期2008年8月號