磁力调频压电电磁复合发电设计与实验

发布时间：2017-12-05 17:30

  本文关键词：磁力调频压电电磁复合发电设计与实验

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【摘要】：开展了基于环境振动发电作为微电源弥补传统化学电池供能缺陷的研究。基于非线性磁力调频开发了低宽频振动能采集压电电磁复合发电系统。介绍了发电装置工作原理;利用ANSYS和Ansoft Maxwell有限元分析软件仿真分析了压电和电磁发电的输出特性;最后,搭建了压电电磁复合宽频发电装置实验测试系统,测试了发电系统在磁力自调过程中的输出特性。实验结果显示:复合发电系统在谐振频率60Hz时输出开路电压峰值为5.8V,高于压电系统(5.5V)和电磁系统(410mV)独立发电的开路电压峰值。施加磁力拓宽装置后,当压电悬臂梁沿竖直方向上下移动0~15mm时,系统适应谐振频带拓宽为45~76Hz;悬臂梁沿水平方向平移0~30mm时,谐振频带拓宽为51~70 Hz。结果表明仿真分析与实验测试结果吻合很好。该宽频带能量采集技术可用于低频振动环境的能量采集,可在频变环境中为微型低功耗系统提供低电能。
【作者单位】： 山东科技大学机械电子工程学院;中国石油大学(华东)理学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(No.51105234) 中国博士后科学基金资助项目(No.2015M582113) 山东省自然科学基金资助项目(No.2016EEM23) 青岛市黄岛区科技项目小微企业发展和孵化器专项资金资助项目(No.2014-01-107) 应用研究与公共卫生专项资金资助项目(No.2014-01-42)
【分类号】：TM619
【正文快照】： 1引言近年来无线传感网络节点、MEMS压力传感器、末端执行器等低功耗电子元器件逐渐向微型集成化发展[1-3],然而无线传感网络节点数量多、分布广、工作环境多样、维护困难,嵌入式微传感器更换电池程序繁琐,因此研制自供能系统将实现无线传感器网络技术突破[4-5]。近年来收集环

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