Vibration Based Nonlinear Broadband Energy Harvesting

基于振动的非线性宽带能量收集

• 批准号: 210883424
• 负责人: Professor Dr. Peter Hagedorn
• 金额: --
• 依托单位: Arbeitsgruppe Dynamik und Schwingungen
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2011-12-31 至 2017-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/210883424?language=en
• 关键词: Vibration; Based; Nonlinear; Broadband; Energy

Beim „energy harvesting“ werden Körperschall und Umgebungsschwingungen mittels Piezoelektrizität oder elektrischer Induktion in abzuspeichernde elektrische Energie umgewandelt, die später zum Be-trieb kleiner Geräte oder Sensoren verwendet wird. Dabei werden bisher meist lineare Oszillatoren in Resonanz betrieben und auf die Umgebungsstruktur abgestimmt. In der Praxis werden diese Systeme aber oft durch ein Frequenzgemisch bzw. durch stochastische Schwingungen erregt, so dass auf eine bestimmte Frequenz abgestimmte Systeme in realistischen Umgebungen nicht optimal arbeiten wer-den. Vor kurzem wurde vorgeschlagen, nichtlineare Effekte zu nutzen um diese Schwierigkeiten zu umgehen. Es wurde gezeigt, dass zum Beispiel Kragbalken, die infolge bestimmter Magnetfelder zwei stabile Gleichgewichtslagen und damit Durchschlagverhalten aufweisen, relativ breitbandig betrieben werden können. Eine neue Idee ist, bi-stabile Platten aus Verbundmaterial für „energy harvesting“ einzusetzen, und erste Versuche sind erfolgversprechend. Gestaltung und Material dieser Verbund-platten lassen einen großen Spielraum für breitbandigen Betrieb und die Bi-Stabilität lässt sich damit leicht erzeugen. Diese Eigenschaften der plattenartigen Strukturen bringen daher erhebliche Vorteile gegenüber den bisher untersuchten Konzepten für das „energy harvesting“ mit sich. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist es, neue bi-stabile „energy harvester“ mit plattenartigen Oszillatoren zu modellieren und zu optimieren, zu bauen und im Experiment zu testen. Dabei werden auch die ver-schiedenen Schaltkreise zur Energiekonversion miteinander verglichen und gemeinsam mit dem me-chanischen System getestet.

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项目成果

Optimal Impedance Load of a Bistable Energy Harvester

双稳态能量收集器的最佳阻抗负载

• DOI: 10.1002/pamm.201510115
• 发表时间: 2015
• 期刊: PAMM
• 作者: Heymanns;Hagedorn
• 通讯作者: Hagedorn

Analytical and Numerical Investigations on a Bistable System for Energy Harvesting Application

能量收集应用双稳态系统的分析和数值研究

• DOI: 10.1115/detc2014-34859
• 发表时间: 2014
• 作者: Heymanns;Hagedorn
• 通讯作者: Hagedorn