多向宽带复合能量采集器

三向俘能，功率密度领先

压电-电磁-磁耦合结构突破单方向采集限制，即便单一方向激励也能使三向悬臂梁同时工作，显著拓宽频带并提升输出功率。

Mingming, Gao · 朱永强 · Donglin, Li · Liu, Hao · Qiang, Guo

Smart Materials and Structures 2024

参数信息

总复合输出功率（X 方向）
17.72 mW
总复合输出功率（Y 方向）
30.22 mW
功率密度
32.85 mW·cm⁻³
总复合输出功率（Z 方向，峰 1）
42.42 mW
总复合输出功率（Z 方向，峰 2）
44.80 mW
输出功率提升（X 方向）
352.0 %
输出功率提升（Y 方向）
165.8 %
共振峰
10, 27 Hz

技术优势

三向同时俘能

磁耦合效应使三个方向的悬臂梁在单方向激励下同时工作，突破了单方向采集限制。

频带拓宽

采用分支结构设计压电悬臂梁，产生两个共振峰（10 Hz 和 27 Hz），有效拓宽采集频率范围。

功率密度显著提升

功率密度可达 32.85 mW·cm⁻³，相比无磁耦合结构，总复合输出功率提升 352.0% 和 165.8%。

理论与仿真指导设计

通过理论分析和 COMSOL 仿真优化压电悬臂梁尺寸，提高能量捕获能力。

应用场景