Modeling and experiments on Galfenol energy harvester

Meng, Aihua; Yan, Chun; Li, Mingfan; Pan, Wenwu; Yang, Jianfeng; Wu, Songbo

doi:10.1007/s10409-020-00943-6

Cited by 11 publications

(4 citation statements)

References 20 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…The time responses of the proposed harvester were obtained by Runge-Kutta method. Meng et al 45 combined the magneto-mechanical coupling model, the Galfenol constitutive equation, and the law of electromagnetic induction to establish the theoretical lumped parameter mechanical model of Galfenol energy harvester. The numerical results were compared to experimental harvested outputs of four prototype beams.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analytical solution and optimal design for the output performance of Galfenol cantilever energy harvester considering electromechanical coupling effect

Wang

Lian

Shu

et al. 2023

Sci Rep

View full text Add to dashboard Cite

The theoretical model of a Galfenol cantilever energy harvester is investigated for vibration energy harvesting. Compared with the numerical solution, the analytical solution can better capture the intrinsic effects of the physical parameters on the performance of the harvester. In this work, an electromechanical coupled distributed-parameter model of the Galfenol cantilever energy harvester is established based on Hamilton’s principle, linear constitutive equations of magnetostrictive material, and Faraday’s law of electromagnetic induction. The definitions and expressions of the electric damping and modified frequency are proposed due to the electromechanical coupling. The explicit analytical expressions of the average harvested power across the load resistance and tip vibration displacement of the Galfenol energy harvesting model are derived using the methods of Galliakin decomposition and electromechanical decoupling. The accuracy of the derived analytical results is verified by the experimental data and numerical solutions. The vibration response and energy harvesting performance of the Galfenol energy harvesting model are investigated by varying the excitation frequency, external resistance, and excitation acceleration amplitude. The analytical results show that, with the increase of the external load resistance and excitation frequency, the harvested power increases first and then decreases, indicating the existence of the optimal resistance and excitation frequency. From the explicit analytical expressions of the average harvested power, the optimal external load resistance or excitation frequency could be easily found to achieve the maximum harvested power for any fixed excitation frequency or external load resistance. The concept of proposing the electric damping and modified frequency for the Galfenol cantilever energy harvester simplifies the solution process for the output performances benefiting from the exact relationship between the output performances and the electromechanical coupling parameter derived in this work.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Analytical solution and optimal design for the output performance of Galfenol cantilever energy harvester considering electromechanical coupling effect

Wang

Lian

Shu

et al. 2023

Sci Rep

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Harvesters based on piezoelectric ceramics feature with smaller size and mass, but with lower output electricity (Jiang et al , 2021; Pozzi and Zhu, 2012; Pozzi, 2016). Magnetostrictive materials, such as TbDyFe alloy, show relatively high power density and efficiency, also can be used to design magnetostrictive/electromagnetic hybrid structures, which can help to improve the power density and output electricity (Zhou et al , 2021; Zhang, 2011; Yan et al , 2015; Meng et al , 2020).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Design and fabrication of rotary magnetostrictvie energy harvester for knee-joint wearable applications

Yan

Huang

Hong

et al. 2022

View full text Add to dashboard Cite

Purpose This paper aims to present the design and fabrication of a rotary magnetostrictive energy generator, using to harvest the rotation energy of human knee joint. Design/methodology/approach A rotary magnetostrictive energy generator is presented in this paper. The harvester consists of six movable flat Terfenol-D rods, surround by the picked-up coils respective, and alternate permanent magnet (PM) array fixed in the upper cover of the stator. The harvester rotates like as a stepper motor, which has rotary electromagnetic power generating effect and impacted magnetostrictive power generating effect in its rotation. Modeling and simulation are used to validate the concept. A prototype of harvester is fabricated and subjected to the experimental characterization. Findings The size of proposed structure is control as 77 cm3, and its mass is about 0.21 kg. Huge induced voltage generated in the short-time impact situation, and that induced voltage in the harvester can up to 18.6 V at 0.32 s stepper rotation. Also, the presented harvester has good harvesting effects at low frequency human walking situation, which is suitable to be used for future researches of wearable knee joint applications. Originality/value A new concept of magnetostrictive harvester is presneted, which will be benefit for the application of human knee joint wearable. Also, this concept will give us more idea for collection of human movement energy.

show abstract

“…Сучасне сільськогосподарське виробництво характеризується значним зниженням рівня оснащеності галузі самохідними засобами механізації (Li, 2020) і, зокрема, самохідними обприскувачами (Rogovskii & Titova, 2021c). Час простоїв самохідних обприскувачів з технічних причин становить 47-53% від загального робочого часу (Meng, 2020), у результаті подовжуються терміни виконання польових робіт (Rogovskii et al, 2019), збільшуються втрати сільськогосподарської продукції (Korenko et al, 2015), знижуються показники ефективності аграрного виробництва (Savickas, 2020). Одним із шляхів скорочення таких простоїв є підтримка наявного парку самохідних обприскувачів у працездатному стані (Toro et al, 2021).…”

unclassified

Рівень Виконання Повноти Технічного Контролю На Безвідмовність Самохідних Обприскувачів

Любченко¹

2023

mapp

View full text Add to dashboard Cite

Авторкою в статті проведено змістовний аналіз процесів технічного контролю самохідних обприскувачів, на основі якого сформульовано вихідні передумови та обґрунтовано вимоги до системи інформаційного забезпечення технічного контролю самохідних обприскувачів. Розроблено інформаційну модель системи технічного контролю самохідних обприскувачів, що є формалізованим описом об’єктів і процесів технічного контролю самохідних обприскувачів у агрофірмі з урахуванням їх ієрархічної структури. З її використанням визначено основні блоки та взаємозв’язки між її блоками. Сформована система технічного контролю самохідних обприскувачів складається з блоків. Система технічного контролю самохідних обприскувачів розглядається з позиції, що відображає реальне виконання операцій технічного контролю самохідних обприскувачів у рамках відомих нормативно-технічних вимог. У зв’язку з цим склад і структура інформаційної моделі системи технічного контролю самохідних обприскувачів багато в чому визначається рівнем її функціонування, що розглядається. Як такий рівень виділено певну територіальну освіту як найбільш загальний випадок, а потім подано можливі шляхи переходу до окремих випадків. Кожен блок відрізняється рівнями деталізації залежно від цілісності та змісту інформаційного матеріалу та специфіки предметної області, розроблений як автономний, але може бути використаний як компонент у складі інших інформаційних систем. Для використання основних блоків система технічного контролю самохідних обприскувачів та їх компонентів сформовано файлову структуру інформаційної бази. Розроблений блок операції технічного контролю складається з інформаційних компонентів, що докладно характеризують повний набір операцій у кількості 115 з технічного контролю самохідних обприскувачів у вигляді єдиного технологічного процесу, включаючи обладнання, прилади та інструменти, що використовуються при обслуговуванні. Технологічні процеси розглядаються у розрізі кожної марки самохідного обприскувача. Блок обладнання та оснащення містить інформацію про 30 компонентів. У блоці інструменти та прилади кількість описаних об’єктів 58. Блок паливно-мастильні та витратні матеріали містить інформацію про 14 компонентів. Загальний обсяг інформації системи технічного контролю самохідних обприскувачів становить 58 МБ.

show abstract

Modeling and experiments on Galfenol energy harvester

Cited by 11 publications

References 20 publications

Analytical solution and optimal design for the output performance of Galfenol cantilever energy harvester considering electromechanical coupling effect

Analytical solution and optimal design for the output performance of Galfenol cantilever energy harvester considering electromechanical coupling effect

Design and fabrication of rotary magnetostrictvie energy harvester for knee-joint wearable applications

Рівень Виконання Повноти Технічного Контролю На Безвідмовність Самохідних Обприскувачів

Contact Info

Product

Resources

About