变截面三角形压电振动能量收集器的特性研究*

马天兵,丁永静,杜 菲,陈南南,贾世盛

(安徽理工大学 机械工程学院,安徽 淮南 232000)

0 引 言

近年来,微功耗电子设备的不断发展促进了与之相关的自供电技术的发展[1],但传统的自供电大多为化学电池,化学电池存在体积大、使用寿命有限、特殊场合不易更换等缺点,使得化学电池的应用受到限制[2],俘获环境中的能量为微功耗电子设备供电成为有效的解决办法[3]。振动能量因其存量丰富、能量密度较高等优点使得压电发电技术受到广泛关注[4,5]。在压电能量收集结构研究方面,经典矩形悬臂梁结构存在采集效率低、输出电压低及功率小等缺点。为改进上述问题,刘延彬[6]研究了一种微型等强度梁式压电振动能量收集结构,相比于传统的等截面压电振动能量收集结构,等强度压电振动能量收集装置具有固有频率低、表面应力分布合理等优点；杜小振等人[7]设计了磁力调频压电电磁复合能量收集发电装置,该装置通过调节末端磁性质量块与上下磁铁的距离来调节压电梁的等效刚度,匹配环境振动频率,提高能量采集效率；佘引等人[8]提出了一种共质量块压电阵列结构,实验结果表明,同等激励条件下输出功率基本一致,串联结构输出电压大大提高,但采集频带未做改进；Dhote S等人[9]设计了一种非线性多模宽频压电振动能量收集器,实验结果表明,在较低频率下有多个振动模式,采用柔性结构设计,拓宽了频带宽度,增大了结构的输出电压。……