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磁性液体摩擦-电磁复合能量收集器的力电耦合机制研究
1
作者 杨晓锐 郑昊 +2 位作者 龙辉 安国庆 杨文荣 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4406-4416,I0019,共12页
基于摩擦发电和电磁感应发电原理,利用磁性液体同时作为摩擦层和磁体,文中提出一种将低频振动能转化为电能输出的磁性液体摩擦-电磁复合发电机。理论分析磁场作用下复合振动能量收集系统不同工作模块的动力学特性和力电耦合机制,借助有... 基于摩擦发电和电磁感应发电原理,利用磁性液体同时作为摩擦层和磁体,文中提出一种将低频振动能转化为电能输出的磁性液体摩擦-电磁复合发电机。理论分析磁场作用下复合振动能量收集系统不同工作模块的动力学特性和力电耦合机制,借助有限元仿真软件建立复合能量收集系统磁场、电场、流体场和输出电动势的多场耦合仿真模型,设计低频正弦激励下复合能量收集系统输出电能实验测试平台,探究外部激振频率和外磁场强度等因素对电能输出特性的影响。实验结果表明,所提磁性液体摩擦-电磁复合能量收集器可以在低频环境中将振动能量有效转换为电能。 展开更多
关键词 磁性液体 复合能量收集器 摩擦纳米发电机 电磁感应 能量转换
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电磁-压电复合式机械能量收集器 被引量：2
2
作者 钱铄 杨子杨 +3 位作者 崔丹凤 何剑 穆继亮 丑修建 《测试技术学报》 2019年第1期60-66,共7页
微型能量收集技术是移动智能终端和物联网领域内的一项重要技术.多种换能方式和大量的能量收集器得到了许多的研究和报道.针对机械能采集,本文提出了一种基于磁悬浮的电磁-压电复合式高效能量收起器.该器件体积小、重量轻,尺寸为Φ47... 微型能量收集技术是移动智能终端和物联网领域内的一项重要技术.多种换能方式和大量的能量收集器得到了许多的研究和报道.针对机械能采集,本文提出了一种基于磁悬浮的电磁-压电复合式高效能量收起器.该器件体积小、重量轻,尺寸为Φ47×27mm,重量仅有80g.电磁发电单元输出的开路电压分别为8.1V,4.2V;输出功率分别为42mW和35mW.压电发电单元输出的开路电压分别为60V,40V;输出功率分别为142mW和140mW.复合式能量采集器的平均输出功率为17.71mW,对1 000μF电容充电功率为110.39mW,复合后的衰减系数为53.45%.该复合式能量收集器可以驱动温度传感器.本文中设计的复合能量收集器对于物联网智能终端的自供电工作方案的实现具有重要的现实意义. 展开更多
关键词 磁悬浮 复合能量收集 自供电 系统特性 温度传感器
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一种两自由度的压电-电磁复合能量收集器(英文) 被引量：3
3
作者 Hong-yan WANG Li-hua TANG +2 位作者 Yuan GUO Xiao-biao SHAN Tao XIE 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第9期711-722,共12页
研究目的:对一种两自由度的压电-电磁复合能量收集器进行发电性能研究。创新要点:建立了一种两自由度压电-电磁复合能量收集器发电性能的数学模型,该数学模型可以评估两自由度压电-电磁复合能量收集器中压电元件、电磁元件以及系统总输... 研究目的:对一种两自由度的压电-电磁复合能量收集器进行发电性能研究。创新要点:建立了一种两自由度压电-电磁复合能量收集器发电性能的数学模型,该数学模型可以评估两自由度压电-电磁复合能量收集器中压电元件、电磁元件以及系统总输出功率。研究方法:对一种两自由度的压电-电磁复合能量收集器进行数学建模,并实验验证数学模型的正确性。基于实验测试得到的系统参数值,理论研究压电元件和电磁元件的机电耦合系数对不同能量收集器发电性能的影响关系,并对几种能量收集器的发电能力进行对比分析。重要结论:对于非强耦合(弱或中间耦合)的两自由度机电转换器,复合能量收集器(压电+电磁)具有比单一能量收集器(压电或电磁)更高的发电能力。 展开更多
关键词 振动 复合能量收集 两自由度模型 压电 电磁
原文传递
基于复合能量自供电的河流监测传感器节点设计 被引量：5
4
作者 邢俊 李敏 +4 位作者 石常龙 王超 李玲 冒晓莉 张加宏 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1007-1013,共7页
设计与制作了一种应用于河流监测的自供电传感器节点,主要利用压电-光电复合能量收集装置及相匹配的能量管理与存储电路采集河流振动能和自然界光能。压电能量采集单元使用新颖的球形嵌套结构,适用于微弱压电与光电能量的采集电路利用... 设计与制作了一种应用于河流监测的自供电传感器节点,主要利用压电-光电复合能量收集装置及相匹配的能量管理与存储电路采集河流振动能和自然界光能。压电能量采集单元使用新颖的球形嵌套结构,适用于微弱压电与光电能量的采集电路利用施密特触发器控制充电。实验测试表明,一个压电球单独充电时的输出功率达到57.7μW,内置的太阳能光伏板在通常情况下一天的平均输出功率为61.1μW,系统连接5个能量球时,平均功率至少为594.0μW。无线传感器节点能测量河流环境的水位、水流量和湿度等,在低功耗模式下每天平均功耗为449.5μW。从能量收支平衡来看,利用水流振动能与太阳能复合互补供电的无线传感器节点可长期自我维持,无需额外电池或备用电源,具有一定的应用参考价值。 展开更多
关键词 复合能量收集 压电球 自供电 河流监测传感器节点 低功耗
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非谐振式低频电磁-摩擦电复合振动能收集器 被引量：6
5
作者 陈延辉 谢伟博 +5 位作者 代克杰 高玲肖 卢山 陈鑫 李宇航 牟笑静 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期310-319,共10页
针对低频复杂的环境振动能量,本文提出一种非谐振式低频电磁-摩擦电复合能量收集器件.该能量收集器以旋转陀螺为核心部件,具有结构简单、俘能灵敏、鲁棒性强、可360°全方位俘能等优点.通过理论分析与软件仿真,阐述了器件的工作原理... 针对低频复杂的环境振动能量,本文提出一种非谐振式低频电磁-摩擦电复合能量收集器件.该能量收集器以旋转陀螺为核心部件,具有结构简单、俘能灵敏、鲁棒性强、可360°全方位俘能等优点.通过理论分析与软件仿真,阐述了器件的工作原理;基于线性电机平台,系统研究了振荡频率、振荡幅度对器件输出性能的影响,较好地证明了器件收集振动能量的能力.在2 Hz的振动环境下,摩擦发电单元在20 MΩ负载下的峰值功率约为0.084 mW,电磁发电单元在800Ω负载下峰值功率约为4.61 mW,系统机电转换效率为0.45%.最后结合人体运动能收集,成功验证了该复合能量收集器对低频复杂机械能的收集能力,并通过能量存储单元,实现了计步器自供能的正常工作.本项研究不仅为低频振动能量的高效采集与转换提供了一个崭新的思路,而且在自供电传感网络节点方面具有潜在应用价值. 展开更多
关键词 非谐振 复合能量收集器 低频振动能
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一种应用于胎压监测的自供电系统研究
6
作者 李敏 沙秩生 +3 位作者 张加宏 刘清惓 王超 王立 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期763-771,共9页
设计与制作了一种用于胎压监测的自供电系统,主要利用压电-光电复合能量收集装置及相匹配的能量管理与存储电路采集轮胎转动的机械能和自然界光能。实验测试表明:光电能量收集器在弱光环境下输出功率最低327μW,压电能量收集器在正常车... 设计与制作了一种用于胎压监测的自供电系统,主要利用压电-光电复合能量收集装置及相匹配的能量管理与存储电路采集轮胎转动的机械能和自然界光能。实验测试表明:光电能量收集器在弱光环境下输出功率最低327μW,压电能量收集器在正常车速情况下平均输出功率为452μW,而复合能量输出平均功率达到1.32 mW。同时对胎压监测系统进行功耗分析,从能量收支平衡的角度验证监测系统10 s钟工作一次的可行性,利用轮胎转动的机械能与太阳能复合互补供电的胎压监测系统可长期自我维持,无需额外电池或备用电源,具有一定的应用参考价值。 展开更多
关键词 复合能量收集 自供电 胎压监测 低功耗
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可穿戴生理信息监测的自供电系统研究
7
作者 李敏 李玲 +3 位作者 张加宏 高翔 刘清惓 王立 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期147-155,共9页
设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,... 设计与制作了一种应用于可穿戴生理信息监测的自供电系统,利用压电-光电复合能量收集装置采集人体运动时足底的机械能和室内光能。复合能量收集装置以运动鞋为载体,设计了多种结构压电能量收集器固定在鞋底,光电能量收集器粘接在鞋面,收集到的能量存储在超级电容中,同时设计了一套能够定时、按需供电的能量管理控制电路,控制生理信息监测系统每隔20 min上电一次,并且测量结束即刻断电。经测试,光电能量收集装置在室内从早上7点至晚上7点的平均输出功率达到590μW,压电能量收集装置在1.2 m/s的匀速步行状态驱动下的平均输出功率达540μW以上,复合能量输出功率能够稳定在1.124 mW以上,即20 min产电1.349 J。对系统各单元进行数据采集测试以及功耗测试,得出系统一个工作周期耗能1.04 J。从能量收支平衡来看,利用运动机械能与光能复合供电的生理信息采集系统可实现自我维持定时工作,具有一定的应用参考价值。 展开更多
关键词 可穿戴生理信息监测 自供电系统 复合能量收集 能量管理控制电路
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