机械工程学报

作者：王淑云, 任泽峰, 阚君武, 杨泽盟, 张忠华, 黄乐帅, 孟凡许

单位：1. 浙江师范大学精密机械与智能结构研究所 金华 321004;2. 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

关键词：压电,振动俘能器,磁耦合,组合换能器,宽频；

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)和国家大学生创新创业训练计划(201910345047)资助项目。

为满足远程监测系统的自供电需求，针对现有压电振动俘能器存在的问题，提出一种双磁耦合式压电振动俘能器，通过将压电振子对称安装于辅助悬臂梁两侧构成组合换能器，使压电片在俘能过程中主要受压应力。经建模仿真，获得了定磁铁间距与水平耦合间距对系统势能的影响规律，以及不同激励条件下的系统动力学响应特性。为验证俘能器原理的可行性与仿真结果的正确性，制作了样机并测试了不同条件下俘能器的输出特性。结果表明：激励频率对俘能器输出波形影响较大；选取适当的定磁铁间距和水平耦合间距(11 mm≤d≤12 mm，10 mm≤l≤16 mm)，可有效降低俘能器固有频率、拓宽频带且幅频特性曲线较为平坦，进而提高了俘能器的环境适应性和可靠性；激励频率为12 Hz、16 Hz及20 Hz时，试验所获得的最大输出功率分别为1.27 mW、2.88 mW及5.31 mW，其所对应的最佳匹配电阻约为70 kΩ。

来源：2022年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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