Magnetically enhanced quasi-zero-stiffness galloping harvester for efficient wind energy harvesting and autonomous sensing

能量收集 风力发电 风速 悬臂梁 振动 功率(物理) 能量(信号处理) 电气工程 可再生能源 计算机科学 声学 最大功率原理 环境科学 过程(计算) 汽车工程 电势能 压电 发电 工程类 电子工程 电压 机械能 控制理论(社会学)
作者
Ye Zhang,Yawei Wang,Yaozi Zheng,Chunbo Lan,Guobiao Hu
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:127 (20)
标识
DOI:10.1063/5.0308844
摘要

This study presents an enhanced quasi-zero-stiffness galloping-based piezoelectric energy harvester (EQZS-GPEH) for efficient wind energy harvesting and self-powered wind speed sensing. It employs a five-magnet configuration to expand the QZS region, thus effectively reducing the cantilever beam stiffness, lowering the onset wind speed, and amplifying the dynamic response. The experimental results demonstrate that the EQZS-GPEH delivers a maximum power output of 1.55 mW at a wind speed of U = 4.834 m/s and a load resistance of RL = 0.7 MΩ, representing a 294% improvement over the traditional galloping-based piezoelectric energy harvester (T-GPEH) and a 142% improvement over the conventional QZS galloping-based piezoelectric energy harvester (CQZS-GPEH). Beyond enhanced performance, the EQZS-GPEH also exhibits a highly linear relationship between vibration frequency and wind speed (R2 > 0.99), enabling accurate wind speed estimation. Leveraging this characteristic, an analog-to-digital converter circuit was developed to process harvester output and estimate wind speed, achieving a relative error of <5% compared to reference instrumentation. Integrated with the EQZS-GPEH, this forms a fully self-powered wind speed sensing system. These results demonstrate the EQZS-GPEH as a high-performance self-sustaining solution for distributed energy harvesting and sensing, making it highly promising for future IoT applications.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
自信的雪曼完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
jyjy完成签到 ,获得积分10
刚刚
lxl发布了新的文献求助10
1秒前
李健的小迷弟应助Eila采纳,获得10
1秒前
1秒前
科研通AI6.4应助patrickzhao采纳,获得10
1秒前
一叶完成签到,获得积分10
2秒前
榴莲发布了新的文献求助20
3秒前
Lay完成签到,获得积分10
3秒前
123345发布了新的文献求助10
5秒前
科研通AI6.2应助toxin采纳,获得30
5秒前
不吃橘子完成签到,获得积分10
6秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分10
10秒前
爆米花应助二胖采纳,获得30
11秒前
oi完成签到,获得积分10
11秒前
edtaa发布了新的文献求助10
11秒前
ding5完成签到,获得积分10
12秒前
romarola完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
友好沛槐完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
CipherSage应助艾七七采纳,获得10
14秒前
YE完成签到,获得积分10
15秒前
火星上的芹菜完成签到,获得积分10
15秒前
oi发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
小二郎应助yangbo666采纳,获得10
16秒前
capx发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
科研通AI6.4应助白衣渡姜采纳,获得30
20秒前
小李发布了新的文献求助10
20秒前
情怀应助袁气奶豆采纳,获得10
21秒前
Eila完成签到,获得积分10
21秒前
22秒前
彭于晏应助123345采纳,获得10
23秒前
谢本手完成签到,获得积分10
23秒前
23秒前
清歌发布了新的文献求助10
23秒前
li074完成签到,获得积分10
24秒前
高分求助中
Les chinois de jakarta: temples et vie collective 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
Social Psychology 800
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7648847
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9221405
关于积分的说明 19794737
捐赠科研通 7214455
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3277947
关于科研通互助平台的介绍 2438950
邀请新用户注册赠送积分活动 2276263