李宇軒

學號：B11502021 (Yu-Hsuan Li)

論文名稱

微型振動集能機械之原型開發分析與實作 (Analysis and Implementation of Prototype Development for Micro-Vibration Energy Harvesting Devices)

中文摘要

新能源產業，特別是風力發電，在近年成為減量碳排放的關鍵之一。傳統風力發電技術經過多年的演進，發展成高聳龐大的風力發電機，但其佔地面積與環境影響也相對增加許多。為了克服這些挑戰，一些新型風力發電技術逐漸嶄露頭角，如 Vortex Bladeless 公司的漩渦無扇葉風力渦輪以其獨特的設計在環保性、效能、安裝靈活性等方面展現出巨大潛力，使其在人口密集區域、都市地區以及環境敏感區域的應用上更具優勢。

文獻指出漩渦無扇葉風力渦輪（Vortex bladeless wind turbine，簡記為VBWT）利用漩渦剝離和渦激振動效應進行能量的收集。相較於傳統風力渦輪，VBWT不需旋轉扇葉或移動部件，並能在低風速下發電，提高運行範圍及功率密度。也有文獻討論漩渦剝離現象是如何引起振動，以及如何利用鎖定現象在特定頻率區域內實現最大能量的蒐集。此外，亦有研究成果文獻提到改進系統阻尼、調節機構、系統柱體形狀等方式，增大風力發電機之能量輸出功率。

本研究旨在開發一種微型振動集能機械，主要著眼於漩渦無扇葉風力渦輪技術，研究方法包括力學理論檢視、自動調節系統設計，以及利用樂高積木製作的原型裝置進行效能測試。透過應對流場速度變化的自動調節機制，該振動型風力發電機應能在任何風速條件下均能保持共振擺動，提高集電效率。研究預期將逐步完成振動力學理論推導、數學模型分析、樂高原型實作、系統效能測試與數據報告。另外，本研究計畫以樂高積木作為原型裝置之材料，這不僅具備低成本、高精度與廣泛應用等優勢，更有助於加速裝備測試與技術推廣。