Czasopismo | PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY | Rocznik 2017 - zeszyt 1

Cogging force and frequency bandwidth of a vibration energy harvester with nonlinear electromechanical resonance

10.15199/48.2017.01.73

nr katalogowy: 103245
10.15199/48.2017.01.73

The paper analyses the open-circuit frequency characteristics of a mechanical vibration energy harvester comprising of a single-coil cored armature and two vibrating yokes with permanent magnets connected to a plate spring. The cogging force, developed by action of the magnetic flux on the core brings a nonlinear component into system kinematics and causes complex variation of the frequency characteristics. It is shown that depending on dimensions of the generator parts, the system is capable of developing the frequency characteristics whose resonant frequency decreases or increases with the magnitude of external force. Through analysis supported by computer simulations using the finite element models it is shown that the systems with decreasing resonant frequency are more practical due to wider frequency bandwidth and higher amplitude of the generated voltage. Streszczenie. W artykule analizowane są właściwości układu przetwarzania drgań mechanicznych w energię elektryczną zbudowanego z generatora liniowego z pojedynczą cewką z rdzeniem ferromagnetycznym oraz dwóch ruchomych jarzm z magnesami trwałymi połączonymi z metalową sprężyną paskową. Pokazano, że układ o takiej budowie może wytwarzać dwa rodzaje charakterystyk częstotliwościowych, tj. takie w których częstotliwość rezonansowa maleje lub rośnie wraz z amplitudą zewnętrznej siły wymuszającej drgania. Za pomocą symulacji komputerowych z wykorzystaniem modeli siatkowych, pokazano, że w układach praktycznych powinno dążyć się do osiągnięcia pierwszego typu charakterystyk ze względu na szersze pasmo częstotliwości oraz większą amplitudę generowanego napięcia. Siła wewnętrzna i charakterystyki częstotliwościowe układu pozyskiwania energii z drgań mechanicznych z nieliniowym rezonansem elektromechanicznym Keywords: energy harvesting, mechanical vibrations, coupled problems. Słowa kluczowe: pozyskiwanie energii elektrycznej z drgań mechanicznych, drgania mechaniczne, problemy sprzężone. Int[...]

Bibliografia

[1] Chal la V. R. , Prasad M. G. , Shi Y. , Fisher F. T., A vibration energy harvesting device with bidirectional resonance frequency tunability, Smart Materials and Structures, 17 (2008), No. 1, IOP Science Publ., 1-11.
[2] Chen S.M., Zhou J.J., Hu J.H., Experimental study and finite element analysis for piezoelectric impact energy harvesting using a bent metal beam, Int. Journ. of Applied Electromagnetics and Mechanics, 46 (2014), No. 4, IOS Press, 895-904.
[3] Williams C.B., Shearwood C., Harradine M.A. , Mel lor P.H. , Development of an electromagnetic microgenerator, IEE Proc. Circuits, Devices and Systems, 148 (2001), No. 6, 337-342.
[4] Beeby S. P., Torah R. N., Tudor M. J., Glynne- Jones P., O'Donnell T., Saha C. R., Roy S., A micro electromagnetic generator for vibration energy harvesting, Journal of Micromechanics and Microengineering, 17(2007), IOP Publishing, 1257-1265.
[5] Gieras J.F., Oh J.H., Huzmezan M., Electromechanical energy harvesting system, Int. Patent Publ. WO 2007/044008 A1, 2011.
[6] Sato T. , Igarashi H. , A new wideband electromagnetic vibration energy harvester with chaotic oscillation, Journal of Physics, Conf. Series, 476 (2013), Conference 1, IOP Science Publ. 2013, Article No. 012119.
[7] Sato T., Watanabe K., Igarashi H., Coupled analysis of electromagnetic vibration energy harvester with nonlinear oscillation, IEEE Trans. Magn., 50 (2014), No. 2, Article No. 7007604.
[8] Fer rei ra A. J .M. , Matlab codes for finite element analysis, Solid mechanics and its applications 157, Springer, Netherlands, 2009.
[9] Demenko A. , Sykuls ki J .K. , Network equivalents of nodal and edge elements in electromagnetics, IEEE Trans. Magn., 38 (2002), No. 2, 1305-1308.
[10] Demenko A., Mendrela E.A. , Szelag W., Finite element analysis of saturation effects in tubular linear generator, The Intern. Journ. for Comp. and Math. in Electrical and Electronic Eng. COMPEL, 25 (2006), No. 1, 43-54.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 103245 "Cogging force and frequen..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-10 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-11 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - e-zeszyt (pdf) 2017-12 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	55.00 zł

Prenumerata

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

762.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	1002.00 zł brutto 927.78 zł netto 74.22 zł VAT (stawka VAT 8%)

1002.00 zł

PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - papierowa prenumerata roczna	960.00 zł brutto 888.89 zł netto 71.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

1002.00 zł

Zeszyt

2017-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma