Для повышения КПД преобразования энергии одноосных пьезоэлектрических генераторов и расширения направления работы получения энергии, с учетом механизма преобразования энергии пьезоэлектричества, принципов работы многомерных пьезоэлектрических генераторов и принципов структур усиления силы, разработан новый трехосный пьезоэлектрический генератор. Генератор состоит из двух пар крестообразных генераторов и генератора в режиме растяжения-сжатия с использованием принципа усиления силы. На основе моделирования и анализа в MATLAB/Simulink были получены параметры возбуждения и влияние параметров структуры на динамический отклик системы. На основе этого был создан экспериментальный образец генератора, и через эксперимент было подтверждено, что разработанный генератор может эффективно выдавать электрическую энергию в трех направлениях XYZ, и что параметры структуры (расстояние между крестовидными балками, масса блока и жесткость пружины) влияют на производительность генератора. Эксперимент показал, что в направлениях X и Y на сопротивлении 15 кΩ выходная мощность составляет 2,924 мВт, что может зажечь 22 светодиодных лампы, а в направлении Z на сопротивлении 40 кΩ выходная мощность составляет 4,871 мВт, что может зажечь 33 светодиодные лампы. Результаты показывают, что генератор в различных направлениях вибрации может обеспечивать стабильный выход электрической энергии, что делает его возможным для обеспечения энергии низкопотребляющих беспроводных датчиков. Исследование дает определенное теоретическое руководство для разработки нового многомерного пьезоэлектрического генератора.

three degrees of freedom;vibration energy collection;force amplification structure;positive piezoelectric effect;tension-compression mode