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采用复合磁电换能器的宽带振动能量采集器
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:仪器仪表学报
  • 时间:2012
  • 页码:2863-2869
  • 分类:TM919[电气工程—电力电子与电力传动]
  • 作者机构:[1]重庆大学光电工程学院传感器及仪器研究中心,重庆400030
  • 相关基金:国家自然科学基金(61174017)、863计划(2012AA040602)资助项目
  • 相关项目:城市流体输送管网健康监测中自供能技术研究
中文摘要:

采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一种新型的宽带振动能量采集器,采集器由多个悬臂梁、磁电换能器和永磁体组成,将磁电换能器和提供磁场的永磁铁分别与悬臂梁构成具有不同固有频率的弹性结构,从而响应不同频率的机械振动。推导了换能器和永磁体组间磁力作用下能量采集器的动力学方程及其电输出模型;借助磁场分析软件Ansoft's Maxwell研究了影响能量采集器的频率特性及电能输出的因素,为获得最优性能的能量采集器提供设计依据。根据分析设计了振动能量采集装置并进行了实验,实验结果表明:在振动加速度为0.2g(g=9.8ms^-2)时,当两悬臂梁间频率差为3.6Hz时,振动能量采集器响应频带宽度从单梁结构的0.8Hz增加到双梁结构的5.0Hz,负载电阻为1900Ω时,其上的功率达到最大0.22mW。

英文摘要:

In this paper, a new broadband vibration energy harvester using magnetoelectric (ME) transducer is pro- posed. The harvester consists of two cantilever beams, a magnetic circuit, and a ME transducer. The two cantilever beams are initially designed to have different natural frequencies for responding different external vibration frequencies. The vibration equation and the electrical-output model of the harvester are developed. In order to achieve the optimal vibration energy harvesting performances, the effects of the structure parameters on the electrical-output and the bandwidth of the harvester are analyzed by Ansoft's Maxwell. The experimental results show that, when the frequency difference of the two beams is 3.6 Hz, the harvester has bandwidth of 5.0 Hz, and the maximum output power of 0.22 mW across a 1 900Ω resistor at accelerations of 0.2 g (with g = 9.8 ms^-2 ).

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:42481