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采用Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合磁电换能器,设计了一种新型振动能量采集器。系统由悬臂梁、磁电换能器和永磁体三部分组成。宽度方向磁化的永磁体(NbFeB)和磁轭(铁)构成永磁磁路,永磁体安装在悬臂梁(铍青铜)自由端。磁电换能器由Terfenol-D/PZT/Terfenol-D三层复合而成,Terfenol-D沿长度方向磁化,PZT沿厚度方向极化,Terfenol-D和PZT都工作在纵向振动模式;换能器位于永磁铁中间间隙处感应变化的磁场,并采用中间夹持方式固定在框体上。环境振动引起换能器与永磁体产生相对运动,使得作用到换能器Terfenol-D材料内部磁场的变化,变化的磁场引起Terfenol-D材料产生应变,应变传输到PZT材料,在PZT材料上、下表面感应出电荷,产生电输出,实现机械能-磁场能-电能的转换。依据等效磁荷理论求解换能器与永磁体间相互作用的磁场力,并将换能器对永磁体的作用力引入永磁体的动力学方程,分析永磁体的非线性运动情况,同时根据永磁磁路空气隙的平均磁场强度,分析采集器的输出电压。通过Terfenol-D/PZT/Terfenol-D层合实验样片制备,介绍了层合材料的制备方法及注意事项。构建了振动能量采集器性能测试实验系统,对各实验部件的选用及设计思路进行了阐述。对所制备样品的磁电电压系数进行了测试,10-100Hz频率范围换能器的平均磁电电压系数约为64.2mV/Oe。同时对采集器共振频率激励下的输出电压、振动加速度与输出电压关系以及系统响应频带等特性进行了测试。实验表明在振动频率为33Hz、振动加速度为0.5g的条件下,输出电压峰峰值45.1V,输出功率112.1μW,系统输出功率密度为0.56mW/cm3,实验与理论吻合较好。由于悬臂梁的非线性振动和磁性材料的磁滞性,使得输出电压峰峰值与振动激励间存在滞回现象。系统响应频带位于低频,在采集环境低频振动能量方面有很好的实际应用价值。