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Vibration Based Nonlinear Broadband Energy Harvesting

基于振动的非线性宽带能量收集

基本信息

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

项目摘要

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.

由于“能量收集”韦尔登和Umgebungsschwingungen mittels Piezoelektrizität oder elektrischer Industktion in abzuspeichernde elektrische Energie umgewandelt，die später zum Be-trieb kleiner Geräte oder Sensoren verwendet wird.大北韦尔登比什尔是在共振和Umgebungsstruktur abgestimmt的Oszillatoren线。在实践中，韦尔登这个系统经常通过一个频率bzw。由于随机振动是错误的，因此，在现实生活中，一个最好的频率系统并不是最佳的。你可以选择，但不一定能得到你想要的。这是因为，在Beispiel Kragbalken中，磁场的影响是两个稳定的Gleichgewichtslagen和damit Durchschlagverhalten aufweisen，相对于韦尔登来说是很小的。Eine neue Idee ist，bis-stabile Platten aus Vernesium material für“energy harvesting”einzusetzen，und erste Versuche sind erfolgversprechend. Gestaltung und Material dieser Vernel-platten lassen einen großen Spielraum für breitbandigen Betrieb und die Bi-Stabilität lässt sich damit leicht erzeugen.这种扁平结构的特征带来了更大的能量消耗，使其更适合于“能量收集”。Ziel des geplanten Forschungsvorhabens is es，neue bi-stable“energy harvester”mit plattenartigen Oszillatoren zu modellieren und zu optimieren，zu bauen und im Experiment zu testen.大北韦尔登也将通过该机制来实现能源转换的平衡和平衡。