压电-电磁复合振动俘能器的耦合负载特性及俘能性能

摘要

基于环境振动的俘能装置作为自供能微电源可以有效避免对外部电源的依赖.提出了一种新型的两端固支式低频压电-电磁复合振动俘能装置.理论推导了复合俘能系统的耦合动力学模型及俘能性能方程.利用搭建的实验平台分别研究了单一压电式、单一电磁式以及复合俘能装置不同激励加速度、频率以及两个支路不同外接负载下的耦合负载特性及俘能性能.实验结果表明:在基础振动加速度0.5g,压电、电磁支路外接最佳匹配阻抗50kΩ和30 Ω的条件下,压电俘能支路,电磁俘能支路以及复合俘能装置最大谐振俘能输出功率分别为1.05,7.18及8.23 mW.与单一形式的俘能装置相比,提出的复合俘能器提高了俘能效率,并具有一定的宽频俘能特性.