磁电换能器驱动的自适应旋转能量收集器

"一种基于磁电换能器的共振频率自整定旋转能量采集器，用于旋转应用中的无线传感器供电。该设备通过磁体与磁电传感器的相对运动感应电能，其谐振频率可随旋转速度自动调整，适应宽频范围，提高了工作效率。此外，磁体间的吸引力降低了初始共振频率，增大了振动幅度，提升了低频段的电输出性能。实验证明，该原型在9.8 Hz的旋转频率下能产生517μW的最大功率，半功率带宽为13.5 Hz。" 文章详细阐述了一种创新的能源采集技术，即基于磁电换能器的旋转能量采集器。这种能量采集器设计用于捕获旋转机械中的能量，为无线传感器网络提供电源。磁电（ME）传感器是核心组件，它们与安装在悬臂梁自由端的两个圆柱形磁体相互作用。当装置随旋转轴转动时，由于重力分量的作用，磁体会在射线束上交替移动，这种移动经过磁电效应转化为电能。 为了适应不同旋转速度，能量采集器采用了一种自调谐机制。当装置高速旋转时，离心力导致悬臂梁受到轴向拉伸应力，这使得谐振频率能够跟踪旋转频率的变化，从而保持在较宽的频率范围内工作。这扩大了能量采集器的工作带宽，使其能在更广泛的旋转速度下有效工作。 此外，设计中还包括两个空心磁体，它们位于梁的两侧并与圆柱形磁体对称放置。这些磁体之间的相互吸引力有助于降低初始的谐振频率，同时增加振动幅度，这在目标频率范围（低于20 Hz）内显著提升了电输出性能。实验结果显示，该原型在9.8 Hz的旋转频率下可以达到最大517微瓦的功率输出，而半功率带宽为13.5 Hz，这表明了该设计在实际应用中的高效性和广泛适用性。 关键词包括旋转能量采集、磁电换能器、可调谐频率、宽频带以及偏置磁场，这些都是设计的关键特点和技术要点。该研究为未来在旋转设备中实现自给自足的无线传感器网络提供了重要的技术参考。