采用磁電換能器的振動(dòng)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(jì)了一種新型振動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)模式；換能器位于永磁鐵

2、中間間隙處感應(yīng)變化的磁場(chǎng)，并采用中間夾持方式固定在框體上。
　　 環(huán)境振動(dòng)引起換能器與永磁體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得作用到換能器Terfenol-D材料內(nèi)部磁場(chǎng)的變化，變化的磁場(chǎng)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(shí)現(xiàn)機(jī)械能-磁場(chǎng)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(chǎng)力，并將換能器對(duì)永磁體的作用力引入永磁體的動(dòng)力學(xué)方程，分析永磁體的非線性

3、運(yùn)動(dòng)情況，同時(shí)根據(jù)永磁磁路空氣隙的平均磁場(chǎng)強(qiáng)度，分析采集器的輸出電壓。
　　 通過(guò)Terfenol-D/PZT/Teffenol-D層合實(shí)驗(yàn)樣片制備，介紹了層合材料的制備方法及注意事項(xiàng)。構(gòu)建了振動(dòng)能量采集器性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)各實(shí)驗(yàn)部件的選用及設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了闡述。對(duì)所制備樣品的磁電電壓系數(shù)進(jìn)行了測(cè)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(shí)對(duì)采集器共振頻率激勵(lì)下的輸出電壓、振動(dòng)加速度與輸出電壓