磁致伸缩/压电复合换能器：任意平面振动能量收集

"使用磁致伸缩/压电层压复合换能器从任意平面内运动方向的环境振动中收集能量" 在当前的可再生能源技术中，振动能量收集是一个备受关注的领域，它能够将环境中的机械能转化为电能，以供微电子设备使用。本文介绍了一种创新的磁电（ME）振动能量收集器，该装置设计用于从平面内的任意运动方向和广泛频率范围内捕获振动能量。这一特性使得该设备在各种环境振动条件下都有良好的应用潜力。 该能量收集器的核心是一个具有圆形截面的悬臂杆，它的设计目的是吸收并转化来自不同方向的加速度振动。圆形截面的选择是因为它能有效地响应沿任意平面的振动，这极大地扩展了能量收集的适用性。在杆的一端，安装了一个磁致伸缩/压电层压复合换能器，这种材料在磁场作用下会发生形状变化，同时产生电信号，实现了振动到电能的转换。 换能器与磁体之间的磁耦合作用是产生非线性振荡的关键因素，这导致悬臂杆的振幅和频率响应增加，从而扩大了工作带宽。非线性振动分析对于优化能量采集性能至关重要，因为它揭示了振动特性和设备参数如何影响电输出和工作频带。研究中，考虑了诸如磁路设计、磁体与换能器之间的分离距离等参数，以优化能量转换效率。 实验结果显示，该振动能量收集器在任意平面内振动方向上的表现优异，当加速度达到0.6g时，其工作带宽达到了4.0 Hz，最大功率输出为0.22毫瓦（g = 9.8 ms^(-2)）。这些性能指标表明，该设备能够在多种实际环境中有效地捕获和转换振动能量，为微型电子设备提供自供电的可能性。 这项研究提出了一种新型的磁电振动能量收集器，通过利用非线性振动和创新设计，提高了从任意方向和频率范围内环境振动中收集能量的能力。这对于发展自供电系统，特别是在物联网设备、遥感传感器和无线通信设备等领域，具有重要的理论和实践意义。