Para melhorar a eficiência de conversão de energia de um gerador de energia piezoelétrico de grau único e ampliar a direção de trabalho da colheita de energia, um novo gerador de energia piezoelétrico de três graus de liberdade foi projetado combinando o mecanismo de conversão de energia piezoelétrica, o princípio do gerador de energia piezoelétrico de múltiplos graus de liberdade e o princípio da estrutura de amplificação de força. O gerador é composto por dois geradores de energia tipo alavanca ortogonais e um gerador de energia de modo de tração de amplificação de força. Com base na construção do modelo usando MATLAB/Simulink para análise de simulação, foram obtidos os efeitos dos parâmetros de excitação e parâmetros estruturais na resposta dinâmica do sistema. Com base nisso, foi feito um protótipo experimental da colheita de energia e foi verificado experimentalmente que a colheita de energia projetada pode efetivamente produzir energia elétrica em todas as direções XYZ e que os parâmetros estruturais (espaçamento das alavancas, massa do bloco de massa e rigidez da mola) afetam o desempenho da colheita de energia. O experimento mostrou que nas direções X，Y, com uma resistência de 15 kΩ, a potência de saída é de 2,924 mW e pode acender 22 diodos emissores de luz (LED), enquanto na direção Z, com uma resistência de 40 kΩ, a potência de saída é de 4,871 mW e pode acender 33 LEDs. Os resultados mostram que a colheita de energia pode produzir energia elétrica estável em diferentes direções de vibração, demonstrando a viabilidade de suporte de energia para sensores sem fio de baixo consumo de energia. Os resultados da pesquisa fornecem alguma orientação teórica para o projeto de um novo gerador de energia piezoelétrico de múltiplos graus de liberdade.

Três graus de liberdade; Coleta de energia de vibração; Estrutura de amplificação de força; Efeito piezoelétrico; Modo de tração