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磁鐵夾持式壓電俘能器輸出性能分析與試驗(yàn)

作者:闞君武; 文歡; 王淑云; 張忠華; 廖衛(wèi)林; 楊澤盟 浙江師范大學(xué)精密機(jī)械與智能結(jié)構(gòu)研究所; 浙江金華321004

摘要:為滿足旋轉(zhuǎn)機(jī)械監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自供電需求,針對(duì)旋轉(zhuǎn)式壓電俘能器存在可靠性低和頻帶窄的問題,提出一種磁鐵夾持式壓電俘能器。利用MAPLE仿真軟件建立了俘能器動(dòng)態(tài)響應(yīng)模型,通過仿真分析和試驗(yàn)研究得出了磁鐵夾持具有調(diào)頻的作用。研究結(jié)果表明:存在最佳轉(zhuǎn)速使俘能器峰值電壓最大,且諧振峰數(shù)及最佳轉(zhuǎn)速隨動(dòng)磁鐵數(shù)增多而減小;隨著動(dòng)磁鐵數(shù)的增多,激振力的表現(xiàn)形式會(huì)由一般周期激勵(lì)變?yōu)楹喼C激勵(lì),最后變?yōu)槠玫暮喼C激勵(lì);當(dāng)動(dòng)磁鐵數(shù)為4時(shí),改變中心距L和夾持間距D便可間接改變俘能器系統(tǒng)等效剛度,實(shí)現(xiàn)其諧振頻率的調(diào)節(jié):當(dāng)L為0,2,4mm時(shí),俘能器出現(xiàn)最大峰值電壓所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)頻率分別為46.4,38.4,31.2Hz;當(dāng)D為1,4,7mm時(shí),最大峰值電壓所對(duì)應(yīng)的激勵(lì)頻率分別為46.4,38,36Hz,拓寬了俘能器的有效工作頻帶。此外,在動(dòng)磁鐵數(shù)為4,L為0,D為1mm和轉(zhuǎn)速為666r/min時(shí),存在最佳負(fù)載400kΩ使俘能器輸出功率達(dá)到1.3456mW。

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