单磁耦合式压电振动俘能器的建模与试验

摘要

为实现高可靠性及宽频带振动能量的回收,提出了一种单磁耦合式压电振动俘能器.建立了俘能器的动力学方程,采用COMSOL仿真分析了磁铁水平耦合距离d、竖直耦合距离h及耦合角α对势能的影响;设计制作了样机,并进行了试验测试.试验结果表明,俘能器的势能曲线随水平耦合距离d减小由单势阱变为双势阱,且存在较佳的磁铁水平耦合距离(d=11 mm),使双势阱的阱深适中、俘能器的固有频率减小、有效频带变宽;竖直耦合距离h增大对有效频带的影响较小,h≤2 mm时,相较于无磁耦合(NMC)降低了固有频率;仅改变耦合角α时,存在最佳参数组合(d=14 mm、h=6 mm、α=67.5°)使俘能器获得较低的固有频率(16 Hz)和较宽的有效带宽(19.6 Hz),较无磁耦合时的有效带宽拓宽了6 Hz,进而提高了俘能器的发电性能.