低频驱动悬臂梁式振动能量收集器的设计与实现

发布时间：2020-12-21 11:25

　　近些年,无线传感技术因为环境适应性强、功耗较小、独立且持久的优点被广泛的应用到了各个不同的领域,但是传统电池供电时间短、必须经常更换等问题限制了该技术的发展。能量收集技术是解决这个问题的好办法。光能、海洋能、温差能、振动能等资源是日常生活中常见的能量,但是振动能因为其不受环境所限的优点,被广泛应用到各种设备中。振动能量收集器主要有三种形式,分别是压电式、电磁式和静电式。压电式能量收集器具有输出电压比较大、能量密度高、容易与MEMS集成、环境适应性强的优点,对本课题来说是十分合适的选择。针对环境中低频振动的能量不方便收集的缺点,本文考虑将低频驱动作为研究重点。本课题的设计包含有两个特征频率不同的悬臂梁结构,其中长梁为普通悬臂梁,特征频率比较低,起驱动的作用;而短梁是压电悬臂梁,特征频率比较高,负责收集驱动引起的振动能量;永磁体作为悬臂梁的质量块,将这两个特征频率差别很大的悬臂梁通过磁场耦合为一个整体。外界振动能量通过长梁收集,经过磁场传递到压电悬臂梁,从而产生电流的输出,在此过程中也完成了从低频振动到高频的转化。压电悬臂梁是整个系统的核心结构,通过特征频率分析找到最佳尺寸来适合环境的振动... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

蒲公英状多方向压电式振动能量收集器[27]

1-1 蒲公英状多方向压电式振动能量收集款压电阵列振动能量收集器。该系块放置在全部的悬臂梁的一侧。系统有共同的振动响应，这样就不会因加速度以及239.7 Hz谐振频率的激6 V。当系统添加最优化负载后，最8]，如图1-2所示。

如图1-3所示。系统由两个磁耦合的稳定梁组成，且具有正交偏转方向的压电输出；在机械振动的激励下，悬臂梁便会对惯性激励和磁耦合作出响应，为非线性结构。系统的工作频带较宽，从觉察不到的振动到高频的振动，都可以用来采集。随着振动的方向大小发生变化，系统会自动调整，使得能量收集效率始终保持在高水

【参考文献】：
期刊论文
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[4]宽频压电振动俘能器的研究现状综述[J]. 徐振龙,单小彪,谢涛.  振动与冲击. 2018(08)
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博士论文
[1]基于MEMS技术的微型电磁式振动能量采集器的研究[D]. 王佩红.上海交通大学 2010

硕士论文
[1]压电—磁电振动能量收集器的设计与实现[D]. 高士龙.哈尔滨工业大学 2017
[2]两端固支梁压电振动能量收集器的研究[D]. 刘兵.大连理工大学 2017
[3]双压电层悬臂梁式振动能量收集器的设计与实现[D]. 孟跃.哈尔滨工业大学 2016
[4]复合型悬臂梁压电俘能器理论与实验研究[D]. 卢有为.哈尔滨工业大学 2009



本文编号：2929746