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0.2 g(g=9.8 ms-2)时,当两悬臂梁间频率差为3.6 Hz时,振动能量采集器响应频带宽度从单梁结构的0.8 Hz增加到双梁结构的5.0 Hz,负载电阻为1 900Ω时,其上的功率达到最大0.22 mW。

摘要：针对目前振动能量采集器只能拾取环境振动中一个方向的能量，以及响应频带较窄的问题，提出并设计了一种由弹性圆柱悬臂梁、环形磁路和复合磁电换能器组成的多方向宽频带振动能量采集器。圆柱悬臂梁具有在其横截面内沿任意方向振动的特性，同时，借助磁力耦合，使任意方向振动具有非线性的特点，从而采集器实现多方向宽频带振动能量拾取。理论推导了磁力作用下圆柱悬臂梁的非线性动力学方程，以及电压输出模型；借助磁场分析软件AnsoftMaxwell分析了矩形、圆形和环形永磁铁分别组成3种磁路的磁场分布，研究了不同磁路中磁力、磁场强度及其变化量等因素对动力学方程和电压输出的影响，为获得更优性能的采集器提供了设计依据。实验结果表明：在5．88m／s。的加速度下，具有环形磁路的采集器能够拾取0°～180°多方向的振动能量，各个方向响应频带宽度达到4．4～5．6Hz；负载电阻为3MQ时，采集器输出0．5mW的最大功率。

摘要：设计了一种采用磁电换能器的三维宽频振动能量采集器,突破传统振动能量采集器响应频带范围窄,以及仅能响应某一方向振动能量的限制。采集器由伞状弹性结构、环形磁路和磁电换能器组成。伞状弹性结构可以响应任意方向振动能量,同时借助磁路与磁电换能器间的磁力非线性作用展宽器件频率响应范围,最终实现多方向宽频振动能量采集。理论推导了磁力作用下振动结构的动力学方程,以及电压输出模型;借助结构仿真软件COMSOL multiphysics和磁场仿真软件Ansoft Maxwell分析了结构振动和磁路磁场分布特性。实验结果表明:在加速度为5.88 m/s2的振动激励下,采集器可以实现三维振动能量采集,在x-y平面内最大响应带宽达到4.1 Hz,最大输出功率达到41.2μW;z方向最大带宽为2.5 Hz,最大输出功率达到43μW。