扭摆式多方向压电振动俘能器的研究

作者：阚君武; 吴亚奇; 张忠华; 何恒钱; 孟凡许^*

来源：中国机械工程, 2023, 34(04): 440-445.

• 压电
• 俘能器
• 多方向
• 间接激励
• 扭摆激励

为实现多方向振动能量回收，提出了一种扭摆式多方向压电振动俘能器，并从有限元仿真与试验两方面对其输出电压特性进行研究，获得了不同激励角(激励方向与X轴在XOY面内的夹角为激励角)时的谐振频率及其所对应幅值的变化规律。研究结果表明，激励角变化对两阶谐振频率影响均较小，但对输出电压的影响较大且影响规律不同；激励角从0°增加到90°时，一阶谐振电压减小、二阶谐振电压增大，激励角为44°时两阶谐振电压相等。在此基础上，进行了电容充电特性及输出功率特性的试验研究。沿X轴和Y轴方向激励时，电容的存储能速度分别达0.58 mJ/s和0.54 mJ/s;沿X轴和Y轴方向激励时，均存在两个最佳电阻使输出功率最大，即沿X轴方向激励时的最佳负载和最大功率分别为(17,81) kΩ和(4.56,3.4) mW,沿Y轴方向激励时的最佳负载和最大功率分别为(17,61) kΩ和(3.96,3.89) mW。

• 单位
  浙江师范大学; 浙江清华柔性电子技术研究院