Para mejorar la eficiencia de conversión de energía de los generadores piezoeléctricos de un solo grado de libertad y ampliar la dirección de trabajo del mismo, se diseñó un nuevo generador piezoeléctrico tridimensional combinando el mecanismo de conversión de energía piezoeléctrica, los principios de generadores piezoeléctricos de múltiples grados de libertad y los principios de la estructura de amplificación de fuerza. El generador está compuesto por dos generadores de viga en voladizo ortogonales y un generador en modo de tracción-compresión utilizando el principio de amplificación de fuerza. Mediante modelado y análisis en MATLAB/Simulink se obtuvo el impacto de los parámetros de excitación y los parámetros de estructura en la respuesta dinámica del sistema. Sobre esta base, se fabricó un prototipo experimental del generador, y a través de experimentos se verificó que el generador diseñado puede producir eficazmente energía eléctrica en las tres direccionesXYZ, así como el impacto de los parámetros de estructura (espaciado de las vigas en voladizo, masa del bloque y rigidez del resorte) en el rendimiento del generador. Los experimentos mostraron que en las direcciones X y Y con una resistencia de 15 kΩ, la potencia de salida es de 2,924 mW, capaz de encender 22 LED, y en la dirección Z con una resistencia de 40 kΩ, la potencia de salida es de 4,871 mW, capaz de encender 33 LED. Los resultados muestran que el generador puede lograr una salida de energía eléctrica estable en diferentes direcciones de vibración, lo que lo hace factible para respaldar energéticamente a sensores inalámbricos de baja potencia. Los resultados del estudio proporcionan una guía teórica para el diseño de nuevos generadores piezoeléctricos de múltiples grados de libertad.

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