基于ANSYS 软件的压电和电磁复合式振动俘能器设计

范媛媛，王其权，桑英军*，盛政霖，董 昭，尹明宇，黄 飞

（1. 淮阴工学院数理学院，江苏淮安 223003；2. 淮阴工学院自动化学院，江苏淮安 223003）

0 引 言

自然界中存在着一种能源——振动能，与传统能源相比，有着得天独厚的优势.振动在生活中无处不在，虽然会产生噪声污染，但是如果能够从自然界中收集并转化为可用的能源进而对设备进行供电，一方面能够削弱振动带来的不利影响，另一方面还可以充分利用平时忽略的能源给便携式电子产品供电，此举不仅拥有巨大的发展潜力，而且应用前景广阔［1］.

振动能量的采集技术主要有压电、电磁和静电式3 种方式.压电式是利用相关压电材料自身的压电效应，当外作用力作用于压电材料产生形变时，压电材料会产生电荷，从而能够输出电能.压电式能量收集技术能够同机械系统集成，能量输出大，并且结构简单.电磁式主要是运用法拉第电磁感应定律进行电能输出，具有结构简单、无需启动电源的优点.而静电式主要是利用机械运动使得电容2 个极板发生相对运动，改变了电容值，从而可以进行电能输出，这种方式的优点是容易与电子机械集成，并且输出电压高，但是需要外接电源［2］.

为了提高能量转换效率，将多种形式的能量转换技术整合在一种结构上，进而实现高密度能量转换的技术是目前新的发展趋势.压电和电磁式2 种方式可以巧妙地整合到同一结构中，由此制成的振动俘能器具备各自的……