双涡旋平面弹簧非线性电磁式俘能器设计

摘要

针对线性电磁式振动俘能装置具有固有频率高、工作频带窄、俘能效率低等问题,设计了一种双涡旋平面弹簧结构的非线性电磁式俘能器。利用有限元仿真分析几何参数对双涡旋平面弹簧的影响,以确定最佳几何弹簧结构;建立俘能器理论模型并分析了发电机理。数值仿真和实验测试结果表明:双涡旋平面弹簧随着激励的增加,会从线性到非线性特性变化;当激励大小为1g时,俘能器开路电压可达5 V左右,最大输出功率为18 mW,工作频带为5 Hz左右。相对于其他振动俘能器,该俘能器更适用于低频带振动能量收集,在无线传感器网络的供电系统中具有更好的应用前景。