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摘要
低转速激励下能量采集性能差是目前制约旋转能量采集技术应用的瓶颈问题。本文提出了动力学协同调控机制，并用于调控系统的动力学行为，可以使器件在低转速激励下有效工作，提高了旋转能量采集系统的电学性能。旋转刚度软化-非线性磁力-几何边界的协同调控既可以增加系统在低速下的振动位移以及压电材料的形变，也可调控系统的最大位移，使其振动可控并限制位移过大提高可靠性。此外，几何边界可以方便地集成摩擦纳米发电机，实现压电-摩擦两种机电转换机制在振动和碰撞过程中协同发电，有效利用空间和提高输出电能。基于哈密顿原理建立了系统的机电耦合动力学模型并进行了实验验证。实验结果表明系统能够在0-250 r/min的低转速范围内有效工作，在转速为250 r/min时，压电单元和摩擦纳米发电机的最大峰峰值电压分别为132 V和1128 V，总平均功率为1426 μW。本文提出的动力学协同调控机制为能量采集系统动力学和电学性能改进提供了新的途径，有益于促进自供能物联网技术的发展与应用。
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