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共振频率可调式非线性压电振动能量收集器

发布时间:2018-08-01 17:07
【摘要】:振动能量回收技术能够将环境中的机械振动能转换成电能,进而为微功耗装置供电,具有良好的应用前景。设计了一种利用压电材料的新型振动能量收集器,该机电耦合结构由一对非对称压电悬臂梁组成,悬臂梁末端固定有永磁体,利用永磁体产生的非线性力,实现了悬臂梁共振频率与外界激振频率的匹配调节。提出了该结构的理论模型,借助Matlab/Simulink数值分析软件对理论模型进行了仿真分析,并通过实验进行了验证。实验结果表明外界激励加速度幅值为3 m/s~2的时,结构即能实现较大频带范围内的频率匹配调节,频带范围不低于6.5Hz,最大回收功率不低于2 mW。
[Abstract]:Vibration energy recovery technology can convert mechanical vibration energy into electric energy, and then supply power to micro-power device, which has a good application prospect. A new type of vibration energy collector using piezoelectric materials is designed. The electromechanical coupling structure is composed of a pair of asymmetric piezoelectric cantilever beams with permanent magnets fixed at the end of the cantilever beams, and the nonlinear forces generated by the permanent magnets are utilized. The resonant frequency of the cantilever beam and the external excitation frequency are matched and adjusted. The theoretical model of the structure is put forward, and the theoretical model is simulated and analyzed with the help of Matlab/Simulink numerical analysis software, which is verified by experiments. The experimental results show that when the external excitation acceleration amplitude is 3 m/s~2, the structure can realize the frequency matching adjustment in a large frequency band, the frequency band range is not less than 6.5 Hz, and the maximum recovery power is not less than 2 MW.
【作者单位】: 南京航空航天大学航空宇航学院机械结构力学及控制国家重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(11532006) 江苏省青年基金(BK20130791) 江苏省博士后科研资助计划(1501025C) 中央高校基本科研业务费专项(NE2015001) 江苏高校优势学科建设工程 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室自主研究课题(0515Y02)
【分类号】:TM619

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号:2158256


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