Exceeding 50 mW RMS‐Output Magneto‐Mechano‐Electric Generator by Hybridizing Piezoelectric and Electromagnetic Induction Effects

材料科学 压电 磁电机 发电机(电路理论) 电气工程 功率(物理) 发电 均方根 声学 光电子学 电压 物理 复合材料 工程类 量子力学
作者
Min Sub Kwak,Mahesh Peddigari,Ha Young Lee,Yuho Min,Kwi‐Il Park,Jong‐Hyun Kim,Woon‐Ha Yoon,Jungho Ryu,Sam Nyung Yi,Jongmoon Jang,Geon‐Tae Hwang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (24) 被引量:32
标识
DOI:10.1002/adfm.202112028
摘要

Abstract A magneto‐mechano‐electric (MME) generator with root mean square (RMS) output exceeding 50 mW is demonstrated by integration of a piezoelectric Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 ‐Pb(Zr,Ti)O 3 (PMN‐PZT) single crystal and an electromagnetic induction structure to convert a gentle alternating current magnetic field into electricity to operate a high‐power consumption multi‐functional Internet of Things (IoT) environmental monitoring system. The 2nd resonance bending mode at the cantilever‐type hybrid MME generator enabled much higher output power than the conventional 1st resonance mode, which is theoretically investigated by a finite element analysis. The hybridized MME generator can generate a total RMS output power of 60 mW since the output power of the piezoelectric and electromagnetic induction parts is 26.7 and 33.3 mW, respectively, by a magnetic field of 7 Oe at the 2nd harmonic bending mode. The hybrid MME generator is employed to irradiate a red laser as well as to fully charge a commercial 280 mAh LiFePO 4 battery. Finally, a self‐powered multi‐functional IoT environment monitoring system is constructed by integrating the hybrid MME generator, a power management circuit, and a wireless multiple sensing modules. The remarkable output power from the hybridized MME generator enabled the continuous sensing of nine types of ambient information and subsequent transmission of the measured data to a smartphone.
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