vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2025.1(139).123-134vestnovsu-367Research ArticleФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯCONDENSED MATTER PHYSICSИсследование характеристик магнитоэлектрических элементов магнитоэлектрического синхронного генератораStudy of magnetoelectric elements characteristics for magnetoelectric synchronous generatorhttps://orcid.org/0000-0001-5044-5831МисилинВ. А.MisilinV. A.

Мисилин Василий Александрович – аспирант, инженер-исследователь

Великий Новгород

Veliky Novgorod

marsbasil@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7348-290XКузьминЕ. В.KuzminE. V.

Кузьмин Евгений Валентинович – инженер-технолог I категории

Великий Новгород

Veliky Novgorod

7777744444@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9751-116XПетровР. В.PetrovR. V.

Петров Роман Валерьевич – доктор физико-математических наук, доцент, профессор

Великий Новгород

Veliky Novgorod

roman.petrov@novsu.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияYaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian FederationАО «ОКБ-Планета»РоссияJSC "OKB-Planeta"Russian Federation20250406202501(139)123134Copyright © Мисилин В.А., Кузьмин Е.В., Петров Р.В., 20252025Мисилин В.А., Кузьмин Е.В., Петров Р.В.Misilin V.A., Kuzmin E.V., Petrov R.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/367

Статья посвящена исследованию характеристик магнитоэлектрических   элементов для магнитоэлектрического синхронного генератора. В рамках исследования были рассмотрены два типа магнитоэлектрических элементов с разными геометрическими размерами 70×12×0,54 мм и 30×10×0,54 мм. Рассматривается влияние размеров магнитоэлектрических элементов генератора на эффективность преобразования. Результаты измерений показывают возможность применения магнитоэлектрических элементов для создания генератора. В статье представлены характеристики элементов в резонансном режиме и нерезонансном режиме. Измерения показали, что на резонансной частоте выходная мощность может   значительно   увеличиваться. Так, выходная мощность на резонансной частоте около 51 кГц составила 0,9 мВт. Полученные результаты демонстрируют значительный потенциал для использования магнитоэлектрических элементов в генераторах энергии, а использование нескольких таких элементов в резонансном режиме позволит генерировать десятки ватт мощности, что делает такие устройства перспективными для питания энергонезависимых устройств.

The paper is devoted to the study of the characteristics of magnetoelectric elements for a magnetoelectric synchronous generator. Two types of ME elements with different geometric dimensions of 70×12×0,54 mm and 30×10×0,54 mm were considered in the framework of the study. The influence of the dimensions of the generator magnetoelectric elements on the conversion efficiency is considered. The measurement results show the possibility of using magnetoelectric elements to create a generator. The article presents the characteristics of the elements in the resonant mode and non-resonant mode. Measurements have shown that at the resonant frequency, the output power can increase significantly. Thus, the output power at the resonant frequency of about 51 kHz was 0,9 mW. The results obtained demonstrate significant potential for using ME elements in energy generators, and the use of several such elements in the resonant mode will allow generating tens of watts of power, which makes such devices promising for powering non-volatile devices.

магнитоэлектрический генератормагнитоэлектрические элементымагнитоэлектрические устройства сбора энергииmagnetoelectric generatormagnetoelectric elementsmagnetoelectric energy harvesting devicesReferencesBichurin M. I., Petrov V. M., Petrov R. V., Tatarenko A. S. Magnetoelectric Composites. Singapore: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd, 2019. 296 p.Bichurin M. I., Petrov V. M., Petrov R. V., Tatarenko A. S. Magnetoelectric Composites. Singapore: Pan Stanford Publishing Pte. Ltd, 2019. 296 p.Nan C. W., Bichurin M. I., Dong S., Viehland D., Srinivasan G. Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspective, status, and future directions // Journal of Applied Physics. 2008. 103. 031101. DOI: 10.1063/1.2836410Nan C. W., Bichurin M. I., Dong S., Viehland D., Srinivasan G. Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspective, status, and future directions // Journal of Applied Physics. 2008. 103. 031101. DOI: 10.1063/1.2836410Petrov R. V., Kolesnikov N. A., Bichurin M. I. Magnetoelectric alternator // Energy Harvesting and Systems. 2016. 3 (2). 173–180. DOI: 10.1515/ehs-2015-0024Petrov R. V., Kolesnikov N. A., Bichurin M. I. Magnetoelectric alternator // Energy Harvesting and Systems. 2016. 3 (2). 173–180. DOI: 10.1515/ehs-2015-0024Петров Р. В., Колесников Н. А., Бичурин М. И. Устройство сбора энергии с применением магнитоэлектрических элементов // Фундаментальные исследования. 2015. 7-4. 712–717.Petrov R. V., Kolesnikov N. A., Bichurin M. I. Energy harvesting device based on magnetoelectric elements // Fundamental research. 2015. 7-4. 712–717. (In Russian).Ma Z., Ai J., Shi Y., Wang K., B Su. A superhydrophobic droplet‐based magnetoelectric hybrid system to generate electricity and collect water simultaneously // Advanced Materials. 2020. 32 (50). 2006839.Ma Z., Ai J., Shi Y., Wang K., B Su. A superhydrophobic droplet‐based magnetoelectric hybrid system to generate electricity and collect water simultaneously // Advanced Materials. 2020. 32 (50). 2006839.Prahadan S., Deshmukh P., Jha S. N., Satapathy S., Majumder S. Solar energy harvesting in magnetoelectric coupled manganese ferrite nanoparticles incorporated nanocomposite polymer films // arXiv:2211.01007. 2022. DOI: 10.48550/arXiv.2211.01007Prahadan S., Deshmukh P., Jha S. N., Satapathy S., Majumder S. Solar energy harvesting in magnetoelectric coupled manganese ferrite nanoparticles incorporated nanocomposite polymer films // arXiv:2211.01007. 2022. DOI: 10.48550/arXiv.2211.01007Bochenek D., Niemiec P., Chrobak A. Effect of chemical composition on magnetic and electrical properties of ferroelectromagnetic ceramic composites // Materials. 2021. 14 (10). 2488. DOI: 10.3390/ma14102488Bochenek D., Niemiec P., Chrobak A. Effect of chemical composition on magnetic and electrical properties of ferroelectromagnetic ceramic composites // Materials. 2021. 14 (10). 2488. DOI: 10.3390/ma14102488Li P., Wen Y., Bian L. Enhanced magnetoelectric effects in composite of piezoelectric ceramics, rare-earth iron alloys, and ultrasonic horn // Applied Physics Letters. 2007. 90. 022503. DOI: 10.1063/1.2431469Li P., Wen Y., Bian L. Enhanced magnetoelectric effects in composite of piezoelectric ceramics, rare-earth iron alloys, and ultrasonic horn // Applied Physics Letters. 2007. 90. 022503. DOI: 10.1063/1.2431469Saha O., Truong B. D. Roundy S. A review of wireless power transfer using magnetoelectric structures // Smart Materials and Structures. 2022. 31. 113001.Saha O., Truong B. D. Roundy S. A review of wireless power transfer using magnetoelectric structures // Smart Materials and Structures. 2022. 31. 113001.Deng Zh., Dapino M. Review of magnetostrictive vibration energy harvesters // Smart Materials and Structures. 2017. 26 (10). 103001. DOI: 10.1088/1361-665X/aa8347Deng Zh., Dapino M. Review of magnetostrictive vibration energy harvesters // Smart Materials and Structures. 2017. 26 (10). 103001. DOI: 10.1088/1361-665X/aa8347Chu Zh., Cui J., Wang Y., Du Z., Pourhosseini A. M. J., Li N., Dan W., Gao X., Liang X. Multilayered magnetoelectric composites for precise and wide-range current sensing // Applied Physics Letters. 2024. 124. 252907. DOI: 10.1063/5.0217772Chu Zh., Cui J., Wang Y., Du Z., Pourhosseini A. M. J., Li N., Dan W., Gao X., Liang X. Multilayered magnetoelectric composites for precise and wide-range current sensing // Applied Physics Letters. 2024. 124. 252907. DOI: 10.1063/5.0217772Muhammad S., Arooj F., Aneeza K., Ayesha R., Sana M. Perovskite solar cells and their types // Kashf Journal of Multidisciplinary Research. 2025. 2 (1). 45–90. DOI: 10.71146/kjmr202Muhammad S., Arooj F., Aneeza K., Ayesha R., Sana M. Perovskite solar cells and their types // Kashf Journal of Multidisciplinary Research. 2025. 2 (1). 45–90. DOI: 10.71146/kjmr202Kumar A., Newacheck S., Youssef G. Cumulative optimization of magnetoelectric composite-based wireless energy transfer // Engineering Research Express. 2024. 6 (4). 04LT01. DOI: 10.1088/2631-8695/ad81b0Kumar A., Newacheck S., Youssef G. Cumulative optimization of magnetoelectric composite-based wireless energy transfer // Engineering Research Express. 2024. 6 (4). 04LT01. DOI: 10.1088/2631-8695/ad81b0Marrella A., Suarato G., Fiocchi S., Chiaramello E., Bonato M., Parazzini M., Ravazzani P. (2023). Magnetoelectric nanoparticles shape modulates their electrical output // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2023. 11. 1219777. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1219777Marrella A., Suarato G., Fiocchi S., Chiaramello E., Bonato M., Parazzini M., Ravazzani P. (2023). Magnetoelectric nanoparticles shape modulates their electrical output // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2023. 11. 1219777. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1219777Bochenek D., Chrobak A., Dercz G., Niemiec P., Brzezińska D., Czaja P. The influence of Terfenol-D content on the structure and properties of multiferroic composites obtained based on PZT-type material and Terfenol-D // Materials. 2025. 18. 235. DOI: 10.3390/ma18020235Bochenek D., Chrobak A., Dercz G., Niemiec P., Brzezińska D., Czaja P. The influence of Terfenol-D content on the structure and properties of multiferroic composites obtained based on PZT-type material and Terfenol-D // Materials. 2025. 18. 235. DOI: 10.3390/ma18020235Bichurin M., Sokolov O., Ivanov S., Leontiev V., Lobekin V., Semenov G., Wang Y. Modeling the converse magnetoelectric effect in the low-frequency range // Sensors. 2023. 24 (1). 151. DOI: 10.3390/s24010151Bichurin M., Sokolov O., Ivanov S., Leontiev V., Lobekin V., Semenov G., Wang Y. Modeling the converse magnetoelectric effect in the low-frequency range // Sensors. 2023. 24 (1). 151. DOI: 10.3390/s24010151

The authors declare that there are no conflicts of interest present.