磁致伸缩振动能量收集器的全耦合非线性等效电路模型

作     者：黄文美 刘泽群 郭万里 薛天祥 翁玲 Huang Wenmei;Liu Zequn;Guo Wanli;Xue Tianxiang;Weng Ling

作者机构：省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学)天津300130 河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学)天津300130 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51777053 52077052 52130710) 

出 版 物：《电工技术学报》 (Transactions of China Electrotechnical Society)

年 卷 期：2023年第38卷第15期

页      码：4076-4086页

摘      要：磁致伸缩材料具有应变大、响应速度快、稳定性好、频带宽的特点,是制作振动能量收集器的理想材料。当前磁致伸缩振动能量收集器建模主要利用线性压磁方程,此模型未能从材料自身耦合和磁路结构进行输出分析,导致输出预测误差较大。该文首先搭建了磁致伸缩材料磁特性测试装置,测试分析了磁致伸缩材料Galfenol合金在不同压应力尤其是大幅值应力下的磁特性;然后基于Gibbs自由能推导了Galfenol材料的全耦合非线性本构方程,进而构建了考虑漏磁、非线性、机磁耦合及饱和效应的振动能量收集器的等效电路模型,并对等效电路模型进行了非线性数学表征和参数识别;最后基于Galfenol材料设计了一个可以承受大幅值振动力的双棒型振动能量收集器样机,通过实验研究了收集器输出电压在不同力幅值、力频率、负载阻值等工况下的变化规律。实验结果与模型的计算结果对比分析表明,所建立的全耦合非线性等效电路模型可以准确预测振动能量收集器的输出电压特性。

主 题 词：振动能量收集器 Galfenol合金 全耦合非线性模型 等效电路 输出特性分析 

学科分类：080801[080801] 0808[工学-自动化类] 08[工学] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 

核心收录：

D　O　I：10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.220874

馆 藏 号：203122708...