机械工程学报

作者：王淑云, 朱雅娜, 阚君武, 张忠华, 黄乐帅, 杨泽盟

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：压电发电机,旋磁激励,凸轮,限幅,刚度；

基金：国家自然科学基金(51877199,61574128,51377147,51577173,51377147)和浙江省自然科学基金(LY20F010006)资助项目。

为提高旋转式压电发电机的可靠性及有效带宽,提出一种限幅激励式压电发电机,利用凸轮激励压电振子使其发生幅值可控的单向变形。从理论和试验两方面研究凸轮升程与升角、激振力及弹簧刚度等对发电机输出性能的影响规律。研究结果表明,利用移动凸轮限幅激励压电振子可获得无明显峰值、较平坦的电压幅频特性曲线;其他条件相同时,降低凸轮升程有助于降低最大输出电压、拓宽有效转速带宽,凸轮升角(30°~45°)增加对最大输出电压无影响、但可拓宽有效转速带宽,增加激振力可拓宽某一输出电压所对应的有效带宽,复位和缓冲弹簧刚度对有效转速带宽及转速值都有一定的影响,当复位弹簧刚度50 N/m、缓冲弹簧刚度20 N/m、激励距离8 mm、凸轮升程2 mm、升角为40°时,输出电压大于30 V所对应的有效转速范围为0~537.6 r/min,故通过合理匹配系统参数可有效提高发电机的可靠性及有效带宽;存在最佳电阻使发电机输出功率达到最大值,最佳电阻70 kΩ、转速392 r/min时的输出功率为10.88 mW。

来源：2020年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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