柱棒式超磁致伸缩能量收集器的设计与实验
本文选题:振动 + 能量收集 ; 参考:《振动与冲击》2017年12期
【摘要】:为了能够利用自然界中的振动能量,弥补传统微器件供能方式的不足。设计制作了一种以超磁致伸缩材料(GMM)为基础的振动能量收集装置,并通过实验加以验证其能量收集特性;首先,通过对超磁致伸缩材料物理特性的分析,进行了能量收集装置理论建模与仿真分析;然后,根据仿真分析的结果设计了一套柱棒式的超磁致伸缩能量收集器;最后,通过搭建实验平台进行了效果验证。实验结果表明:当输入激振信号频率f_n不变,振动能量收集装置输出电压峰-峰值和输入振动信号的幅值F_m成正比;当输入振动信号幅值F_m不变,振动能量收集装置输出电压峰-峰值和输入激振信号的频率fn成正比;在激振应力最大值为2.54 MPa、频率100 Hz的正弦激振条件下,感应线圈100匝的实验条件下,超磁致伸缩振动能量收集器输出电动势峰-峰值为136.4 mV,与理论值(156 mV)符合较好,且波形一致。
[Abstract]:In order to make use of the vibration energy in nature, to make up for the shortage of the traditional energy supply mode of microdevices. A vibration energy collection device based on giant magnetostrictive material (GMM) is designed and fabricated, and its energy collection characteristics are verified by experiments. Firstly, the physical properties of giant magnetostrictive material are analyzed. The theoretical modeling and simulation analysis of the energy collection device are carried out. Then, a column magnetostrictive energy collector is designed according to the results of the simulation analysis. Finally, an experimental platform is built to verify the effect. The experimental results show that when the input exciting signal frequency FN is invariant, the output voltage peak-peak of vibration energy collection device is proportional to the amplitude of the input vibration signal, and when the input vibration signal amplitude F _ m is invariant, the output voltage peak is proportional to the amplitude of the input vibration signal. The output voltage peak to peak value of vibration energy collection device is proportional to the frequency f _ n of the input excitation signal, and under the conditions of the maximum exciting stress of 2.54 MPa and the sinusoidal excitation of 100 Hz, the experimental condition of the induction coil 100 turns is obtained. The peak to peak value of the output EMF of the giant magnetostrictive vibration energy collector is 136.4 MV, which is in good agreement with the theoretical value (156mV) and the waveform is consistent.
【作者单位】: 杭州电子科技大学机械工程学院;
【基金】:国家自然科学基金资助项目(50905051;11202061) 浙江省自然科学基金(LY17E050026)
【分类号】:TM619
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,本文编号:2084213
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