折弯式压电磁耦合俘能器发电性能试验研究

来源：机械工程学报杂志2024年第22期北京时间：

作者：赵庆玲, 刘诗雨, 沈辉, 张磊安, 张华强, 宋汝君

单位：1. 山东理工大学机械工程学院 淄博 255049;2. 青岛大学机电工程学院 青岛 266071

摘要：折弯梁具有非线性等力学特性，将折弯梁与压电理论结合，能较好地解决单一的线性的俘能系统存在输出功率低、所需激振加速度大以及俘能频带窄等问题，因此，提出一种折弯式压电磁耦合的俘能器装置。装置由三个弯折梁、磁铁和线圈等部分组成。通过搭建试验样机对俘能器的发电性能进行试验，探究各因素对系统输出功率的影响。结果表明：压电片位于弯折下梁时系统输出性能优于位于弯折上梁；装置存在最优匹配电阻值使系统输出功率达到最大，电磁和压电最优电阻分别约为150 Ω和80 kΩ；磁斥力的引入增大了俘能系统的输出电压和输出功率值，有磁斥电磁输出功率比无磁斥增涨了123.1%，有磁斥压电输出功率比无磁斥增涨了41.8%。激振加速度为0.1g时系统输出功率最大值为0.46 mW，0.3g时最大值为1.36 mW，激振加速度增大使系统的输出功率明显增大，并拓宽了系统的俘能频带，提高了俘能器的发电性能。

关键词：振动能,折弯式梁,压电磁耦合,俘能,宽频；

基金资助：国家自然科学基金(52075305)、山东省自然科学基金(ZR2022ME053)和山东省泰山学者工程专项基金(tsqn202211144)资助项目。