Transducer configurations for enhanced power density in cylindrical electromagnetic vibration energy harvesters
Notice bibliographique
Résumé
• A systematic comparison of cylindrical electromagnetic VEH transducers is presented. • A novel fully enclosed back iron design is proposed to concentrate the magnetic flux. • Simulations show the novel transducer improves magnetic flux density by 74 percent. • The magnetic flux leakage is reduced by over 99 percent for the novel transducer. • Tests show a max power of 44.50 mW and 4.25m W/cm 3 power density in 1 g vibrations. Vibration energy harvesters (VEHs) convert the mechanical energy of vibrations into electrical energy and can power wireless sensor networks. However, there are challenges to overcome in the development of practical VEHs that include maximizing the converted energy and energy density. This work presents a systematic comparison of cylindrical electromagnetic VEH transducers and a novel transducer configuration to address these challenges. An enclosure and spring system was designed, and a basic single cylindrical magnet transducer was established as a baseline. Multiple transducers were developed to investigate the use of opposing magnets and back irons to concentrate the magnetic flux. A novel transducer was introduced that incorporates a fully enclosed back iron. The transducers were simulated, fabricated, and tested experimentally. Simulations showed that the novel transducer enhanced the magnetic flux density by 74 percent from 0.23 T to 0.40 T over the coil and reduced the magnetic flux leakage by over 99 percent from 0.15 T to 3.6 × 10 −5 T below the transducer. These results show that the novel transducer effectively channels the magnetic flux over the coil and nearly eliminates magnetic flux leakage. Experimental tests in vibrations of 60 Hz and 1 g RMS demonstrated a maximum power generation of 44.50 mW and a power density of 4.25 mW/cm 3 for the novel design, representing an improvement in power density of 103 percent over the basic transducer. This study demonstrates that opposing magnets and back irons can be used to enhance the power density of electromagnetic VEH transducers and improve the overall practicality of VEHs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».