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2024 article

Nonlinear Model for Magnetostrictive Vibration Energy Harvester Considering Dynamic Forces

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Le résumé fourni par la source

Magnetostrictive vibration energy harvester (MVEH) has obvious advantages in output stability, strain capacity and electromechanical coupling. For MVEH, multiple bidirectional coupling of mechanica-magnetic-electric and nonlinear characteristics occur in the process of energy conversion. So, the models based on the linear piezomagnetic equation will have large prediction errors in the output characteristic analysis. In this study, the magnetostrictive material, Galfenol alloy, is used as the core component of harvester, and the magnetic properties of material are tested under different magnetic excitation and compressive stress. Using the Gibbs free energy as theoretical underpinning, the nonlinear constitutive model of the Galfenol material is constructed. The inverse hyperbolic sine function is introduced to characterize the saturation effect and nonlinearity of materials. The unknown parameters in the model are identified by nonlinear least square method according to the magnetic properties test data. Then, for MVEH, considering the influence of dynamic vibration force, magnetic flux leakage and bias magnetic field, a mechanical-magnetic-electrical nonlinear three-port equivalent circuit for harvester is constructed. In the circuit, the nonlinear controlled voltage source is used to express the coupling relationship between each port. Finally, a prototype harvester made of two Galfenol rods can withstand large vibration forces is designed, and the change trends of the output voltage of the harvester are studied under dynamic vibration force and different load resistance. The results calculated by the proposed model are highly consistent with the experimental ones, which shows the validity of the nonlinear equivalent circuit model for MVEHs.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Nonlinear Model for Magnetostrictive Vibration Energy Harvester Considering Dynamic Forces
Date Crossref
15/05/2024
Éditeur
Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

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