Study of a 2DOF bistable energy harvester with variable potential well for ultra-low frequency vibration energy harvesting

双稳态 能量收集 振动 磁铁 加速度 验证质量 声学 频率响应 能量(信号处理) 材料科学 低频 功率(物理) 物理 电气工程 光电子学 经典力学 工程类 量子力学 天文
作者
Jun Chen,Mingxiao Guan,Ziqiao Shen,Qingyuan Zhu,Yueyue Ning
出处
期刊:Review of Scientific Instruments [American Institute of Physics]
卷期号:96 (1)
标识
DOI:10.1063/5.0243198
摘要

A two-degree-of-freedom bistable energy harvester with a spring–magnet oscillator designed for ultra-low frequency vibration energy harvesting is presented in this paper. It combines magnetic plucking frequency upconversion and a variable potential function to achieve a high-efficiency response while also being suitably installed for applications with spatial limitations. A lumped parameter model of the piezoelectric energy harvester and the magnetic dipoles is applied to develop the theoretical model for the system. The prototype is fabricated, and experimental parameter investigations are undertaken to examine the effects of various factors, including magnetic distance, stiffness, and tip mass. The results indicate that at a frequency of 1.2 Hz and an acceleration of 0.23 g, the maximum output power reaches 264.6 µW at an optimal resistance of 250 kΩ.
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