分段线性复合式振动俘能器的建模与实验

作者：王浩宇; 杨欢; 彭利平^*; 刘德洋

来源：机电工程, 2020, 37(12): 1459-1465.

• 振动俘能器
• 压电电磁
• 分段线性
• 机电耦合建模

针对传统能量收集器的工作带宽窄和输出功率低等问题,对带有复合式俘能技术和非线性技术振动俘能器进行了研究。该俘能器将多个压电悬臂梁自由端共同连接线圈振子,获得多种换能方式,并引入了分段线性弹簧使系统具有拓展带宽的能力;对发电装置开展了理论分析,将装置简化为固支-导支梁,利用欧拉-伯努利梁理论建立了Rayleigh-Ritz近似分布参数模型,然后利用等效参数转化为集总参数机电耦合模型。研究结果表明:理论值与实验值的一致性较好,非线性弹簧引入振动俘能器会在共振峰右侧产生次共振峰值拓展带宽;同时,输出电压随着负载的增大单调增加,输出功率随着负载的电阻增加逐渐增大到某个最值后降低,最大输出达到27.6 mW/g2。

• 单位
  河海大学; 机电工程学院