摘要
从环境普遍存在的振动中采集能量是目前研究的重点和热点.该研究提出了一种基于三角形位移放大结构的电磁式振动能量采集器,通过杠杆结构放大磁铁和线圈之间的相对位移,提高振动能量转换效果.通过在轻杆末端设置弹簧,形成三自由度非线性动力系统,拓宽了系统的能量采集频带.利用龙格库塔方法,数值分析了系统的动力学响应,结果表明所设计的采集器具有两个能量采集频段,其中一个覆盖5～10 Hz以下的低频范围,另一个覆盖20～45 Hz频段.通过分析不同采集器设计参数对振动能量采集效果的影响,发现增加杠杆结构的装配角、下部滑块质量以及弹簧刚度有利于低频范围的能量采集,而减小装配角和滑块质量则能够提高第二个采集频段的输出电压.通过构造等效的线性振动能量采集器进行对比发现,得益于轻杆的位移放大作用,相同激励下三角形振动能量采集器的最大输出电压是对比线性竖直振动能量采集系统的1.76倍,这些特性使这种新型采集器能够针对低频、宽域的环境振动取得良好的能量采集效果.
基金项目
国家自然科学基金青年项目(11802170)
上海市晨光计划项目(18CG66)
上海市教委创新项目(2017-01-07-00-09-E00019)
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