单磁耦合式压电振动俘能器的建模与试验

作     者：张忠华 柴君凌 阚君武 林仕杰 王淑云 黄乐帅 ZHANG Zhonghua;CHAI Junling;KAN Junwu;LIN Shijie;WANG Shuyun;HUANG Leshuai

作者机构：浙江师范大学精密机械与智能结构研究所金华321004 浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室金华321004 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第32卷第19期

页      面：2288-2293,2304页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(51877199,52077201) 浙江省重点研发计划(2021C01181) 浙江省自然科学基金(LY20F010006) 国家大学生创新创业训练计划(202010345068)。 

主　　题：磁耦合 振动俘能器 可靠性 磁调频 有效频带 

摘      要：为实现高可靠性及宽频带振动能量的回收,提出了一种单磁耦合式压电振动俘能器。建立了俘能器的动力学方程,采用COMSOL仿真分析了磁铁水平耦合距离d、竖直耦合距离h及耦合角α对势能的影响;设计制作了样机,并进行了试验测试。试验结果表明,俘能器的势能曲线随水平耦合距离d减小由单势阱变为双势阱,且存在较佳的磁铁水平耦合距离(d=11 mm),使双势阱的阱深适中、俘能器的固有频率减小、有效频带变宽;竖直耦合距离h增大对有效频带的影响较小,h≤2 mm时,相较于无磁耦合(NMC)降低了固有频率;仅改变耦合角α时,存在最佳参数组合(d=14 mm、h=6 mm、α=67.5°)使俘能器获得较低的固有频率(16 Hz)和较宽的有效带宽(19.6 Hz),较无磁耦合时的有效带宽拓宽了6 Hz,进而提高了俘能器的发电性能。