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静电式振动能量采集存在很多不足限制了它在微型
电子
器件中使用。第一,结构较为复杂,设计加工耗费时间,性能不稳定;第二,需要外部电源提供起始电荷量和电势差;第三,不能完全实现自我文持。
(4)磁电式
磁电方式是利用磁电复合材料的磁电效应来发电,即能量采集器将振动转换为磁场的变化,在变化磁场的作用下,磁致伸缩材料产生机械应变,机械应变传递给压电材料产生电输出。由于超磁致伸缩材料的机磁耦合系数高,在较小变化磁场的作用下也会有较大的应变,使得磁电复合材料的输出高。
2003年,Huang等人[13]利用Terfenol-D/PZT/Terfenol-D磁电复合换能器设计了一种振动能量采集器,如图1.7。该装置将上下的振动转化为旋转运动,在30Hz的振动频率下,能够得到10mW/cm3的输出功率密度。
图1.7 Huang等人设计的能量采集器
2004年,Bayrashev等人[14]利用Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合磁电换能器设计了一种无线能量采集技术,如图1.8,在低于100Hz的频率下最终可以获得10-80μW输出功率。
图1.8 Bayrashev等设计的低频能量采集器
2008年,Wang等人将磁致伸缩材料与线圈相结合进行了研究[15],在低频振动环境下,输出功率密度可达0.9 mW/cm3。
2009年,文玉梅课题小组用Terfeno1-D/PZT/Terfeno1-D层合磁电换能器,设计了一种新型振动能量采集器[16],该采集器在33Hz的振动频率激励下,输出功率为112.1μW,系统功率密度为0.56mW/cm3。
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