多方向宽频磁电式振动能量采集器
针对目前振动能量采集器只能拾取环境振动中一个方向的能量,以及响应频带较窄的问题,提出并设计了一种由弹性圆柱悬臂梁、环形磁路和复合磁电换能器组成的多方向宽频带振动能量采集器.圆柱悬臂梁具有在其横截面内沿任意方向振动的特性,同时,借助磁力耦合,使任意方向振动具有非线性的特点,从而采集器实现多方向宽频带振动能量拾取.理论推导了磁力作用下圆柱悬臂梁的非线性动力学方程,以及电压输出模型;借助磁场分析软件Ansoft Maxwell分析了矩形、圆形和环形永磁铁分别组成3种磁路的磁场分布,研究了不同磁路中磁力、磁场强度及其变化量等因素对动力学方程和电压输出的影响,为获得更优性能的采集器提供了设计依据.实验结果表明:在5.88 m/s2的加速度下,具有环形磁路的采集器能够拾取0°~ 180°多方向的振动能量,各个方向响应频带宽度达到4.4~5.6Hz;负载电阻为3 MΩ时,采集器输出0.5 mW的最大功率.
多方向非线性振动、宽频带振动能量采集、磁力耦合、弹性圆柱悬臂梁
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TM919
国家自然科学基金面上项目61174017;国家高技术研究发展计划863计划资助
2013-10-29(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
共7页
1961-1967