Cosecha de energía por vibración biestable horizontal utilizando inducción electromagnética y mejora de la eficiencia de generación de energía a través de la resonancia estocástica
Autores: Guo, Linshi; Zhao, Wei; Guan, Jingchao; Gomi, Nobuyuki; Zhao, Xilu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Cosecha de energía por vibración biestable horizontal utilizando inducción electromagnética y mejora de la eficiencia de generación de energía a través de la resonancia estocástica
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Sistema de recolección de energía por vibración
Inducción electromagnética
Modelo de vibración biestable
Método de análisis numérico
Coeficientes de amortiguamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se desarrolla un sistema de recolección de energía por vibración al proponer primero un modelo de vibración biestable horizontal que comprende un resorte elástico y un bloque de masa, y luego aplicar un dispositivo de generación de energía por inducción electromagnética compuesto por un imán y una bobina. Posteriormente, se deriva un conjunto de ecuaciones gobernantes simultáneas que consideran la fuerza elástica del resorte elástico y la fuerza de Lorentz de la inducción electromagnética, basándose en una función de peso que considera la relación posicional mutua entre el imán y la bobina conductora. Además, se utiliza un método de análisis numérico que emplea el método de Runge-Kutta para obtener una solución numérica para el desplazamiento de respuesta a la vibración y el voltaje de generación de energía por vibración simultáneamente. Se realizan experimentos para verificar los resultados obtenidos por el sistema de recolección de energía por vibración biestable propuesto. Los resultados muestran que el desplazamiento de respuesta a la vibración medido y el voltaje de generación de energía por vibración son consistentes con los resultados analíticos. Además, se discuten de manera exhaustiva cuestiones como la identificación de coeficientes de amortiguamiento que consideran los efectos mutuos de la fricción cinética normal y las fuerzas de amortiguamiento por inducción electromagnética, así como los efectos del amortiguamiento por inducción electromagnética en el desplazamiento de respuesta a la vibración. La adición simultánea de señales aleatorias y periódicas al modelo de vibración biestable resulta en resonancia estocástica y mejora tanto el efecto de amplificación de la vibración como la generación de energía por vibración.
Descripción
En este estudio, se desarrolla un sistema de recolección de energía por vibración al proponer primero un modelo de vibración biestable horizontal que comprende un resorte elástico y un bloque de masa, y luego aplicar un dispositivo de generación de energía por inducción electromagnética compuesto por un imán y una bobina. Posteriormente, se deriva un conjunto de ecuaciones gobernantes simultáneas que consideran la fuerza elástica del resorte elástico y la fuerza de Lorentz de la inducción electromagnética, basándose en una función de peso que considera la relación posicional mutua entre el imán y la bobina conductora. Además, se utiliza un método de análisis numérico que emplea el método de Runge-Kutta para obtener una solución numérica para el desplazamiento de respuesta a la vibración y el voltaje de generación de energía por vibración simultáneamente. Se realizan experimentos para verificar los resultados obtenidos por el sistema de recolección de energía por vibración biestable propuesto. Los resultados muestran que el desplazamiento de respuesta a la vibración medido y el voltaje de generación de energía por vibración son consistentes con los resultados analíticos. Además, se discuten de manera exhaustiva cuestiones como la identificación de coeficientes de amortiguamiento que consideran los efectos mutuos de la fricción cinética normal y las fuerzas de amortiguamiento por inducción electromagnética, así como los efectos del amortiguamiento por inducción electromagnética en el desplazamiento de respuesta a la vibración. La adición simultánea de señales aleatorias y periódicas al modelo de vibración biestable resulta en resonancia estocástica y mejora tanto el efecto de amplificación de la vibración como la generación de energía por vibración.