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The PZT/Ni unimorph magnetoelectric energy harvester for wireless sensing applications

机译：用于无线传感应用的PZT / Ni单压电晶片磁电能量采集器

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The PZT/Ni unimorph cantilever with permanent Nd-magnet (NdFeB) as a tip mass is proposed for harvesting energy from the low frequency (50/60 Hz) and low amplitude magnetic field (<= 10 Oe) for wireless sensing applications. The maximum power density of PZT/Ni unimorph cantilever is 270 mu W/cm(3) at a resonant frequency of 50 Hz (1 Oe), being one order of magnitude higher than a previously reported PZT/Cu cantilever energy harvester (11.73 mu W/cm(3)), and comparable to an expensive PMN-PZT single crystal fiber/multi-layer FBS film cantilever energy harvester (333 mu W/cm(3)). The acquired output power allows the energy harvester to turn on 100 commercial LEDs without a power storage unit. Both experiments and finite element analysis imply that the enhanced power density is due to the coupling of magnetostriction of the Ni beam and magnetic torque of the Nd-magnet. Together with a simple electric circuit, the PZT/Ni unimorph cantilever can successfully power a commercial wireless temperature/humidity sensor. The proposed ME energy harvester was demonstrated to scavenge ambient magnetic energy and a power wireless sensing system, exhibiting great potential for application in the IoT (internet of things).
机译：提出了以永磁体（NdFeB）为尖端的PZT / Ni单压电晶片悬臂，用于从低频（50/60 Hz）和低振幅磁场（<= 10 Oe）收集能量，用于无线传感应用。在50 Hz（1 Oe）的共振频率下，PZT / Ni单晶悬臂梁的最大功率密度为270 mu W / cm（3），比先前报道的PZT / Cu悬臂梁能量收集器（11.73 mu）高一个数量级。 W / cm（3）），可与昂贵的PMN-PZT单晶纤维/多层FBS膜悬臂式能量收集器相媲美（333μW / cm（3））。所获取的输出功率使能量收集器无需电源存储单元即可打开100个商用LED。实验和有限元分析都表明，功率密度的提高是由于Ni束的磁致伸缩与Nd磁体的磁转矩的耦合所致。加上简单的电路，PZT / Ni unimorph悬臂可以成功地为商用无线温度/湿度传感器供电。拟议中的ME能量采集器被证明可以清除环境磁能和功率无线传感系统，在IoT（物联网）中具有巨大的应用潜力。

著录项

  • 来源
    《Energy Conversion & Management》 |2019年第11期|112084.1-112084.8|共8页
  • 作者

  • 作者单位

    Univ Wollongong ISEM Australian Inst Innovat Mat Wollongong NSW 2500 Australia;

    Univ Wollongong ISEM Australian Inst Innovat Mat Wollongong NSW 2500 Australia|Shanghai Univ Sch Mat Sci & Engn Shanghai 200444 Peoples R China;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    Energy harvesting; Composite; ME coupling; Cantilever; Self-powered;

    机译：能量收集;综合;ME耦合;悬臂;自供电;

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