采用磁電換能器的振動能量采集器研究.pdf

1、采用Terfenol-D/PZT/Terfenol-D復(fù)合磁電換能器，設(shè)計了一種新型振動能量采集器。系統(tǒng)由懸臂梁、磁電換能器和永磁體三部分組成。寬度方向磁化的永磁體(NbFeB)和磁軛(鐵)構(gòu)成永磁磁路，永磁體安裝在懸臂梁(鈹青銅)自由端。磁電換能器由Teffenol-D/PZT/Terfenol-D三層復(fù)合而成，Teffenol-D沿長度方向磁化，PZT沿厚度方向極化，Terfenol-D和PZT都工作在縱向振動模式；換能器位于永磁鐵

2、中間間隙處感應(yīng)變化的磁場，并采用中間夾持方式固定在框體上。
　　 環(huán)境振動引起換能器與永磁體產(chǎn)生相對運動，使得作用到換能器Terfenol-D材料內(nèi)部磁場的變化，變化的磁場引起Terfenol-D材料產(chǎn)生應(yīng)變，應(yīng)變傳輸?shù)絇ZT材料，在PZT材料上、下表面感應(yīng)出電荷，產(chǎn)生電輸出，實現(xiàn)機械能-磁場能-電能的轉(zhuǎn)換。依據(jù)等效磁荷理論求解換能器與永磁體間相互作用的磁場力，并將換能器對永磁體的作用力引入永磁體的動力學(xué)方程，分析永磁體的非線性

3、運動情況，同時根據(jù)永磁磁路空氣隙的平均磁場強度，分析采集器的輸出電壓。
　　 通過Terfenol-D/PZT/Teffenol-D層合實驗樣片制備，介紹了層合材料的制備方法及注意事項。構(gòu)建了振動能量采集器性能測試實驗系統(tǒng)，對各實驗部件的選用及設(shè)計思路進行了闡述。對所制備樣品的磁電電壓系數(shù)進行了測試，10-100Hz頻率范圍換能器的平均磁電電壓系數(shù)約為64.2mV/Oe。同時對采集器共振頻率激勵下的輸出電壓、振動加速度與輸出電壓