微小型壓電式風(fēng)能收集器的設(shè)計與研究.pdf

1、微小型壓電式風(fēng)能收集技術(shù)是微能源領(lǐng)域中新的研究方向，為微小型低功耗器件的供電提供了一種新的思路和方法，具有巨大的應(yīng)用潛力和研究價值。但是現(xiàn)有的微小型壓電式風(fēng)能收集器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸出電壓低、功率密度小、能量收集效率低。
　　為了克服現(xiàn)有的壓電式風(fēng)能收集器存在的問題，基于壓電原理和風(fēng)致振動機理，在尾跡振動、渦激振動、馳振三種單自由度風(fēng)能收集器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本文提出了兩種新型的兩自由度微小型壓電式風(fēng)能收集器，即馳振-尾跡風(fēng)能收集器和馳振-

2、渦激結(jié)構(gòu)耦合風(fēng)能收集器，它們均可應(yīng)用于低風(fēng)速環(huán)境中，能夠充分利用尾流中的卡門渦街，具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于實現(xiàn)等優(yōu)點。并對兩種新型的兩自由度收集器建立了理論模型，進行了模擬仿真和理論分析。
　　搭建了實驗平臺，加工制作了尾跡振動、渦激振動、馳振、馳振-尾跡、馳振-渦激結(jié)構(gòu)耦合這五種結(jié)構(gòu)的收集器樣機，并對樣機進行了實驗測試。最后主要從風(fēng)速、質(zhì)量塊面積、內(nèi)梁長度三個方面對這五種結(jié)構(gòu)的風(fēng)能收集器輸出電壓的影響進行了對比研究。系統(tǒng)的實驗結(jié)

3、果和綜合分析表明：在單自由度風(fēng)能收集器中，渦激振動風(fēng)能收集器的輸出電壓高于尾跡振動風(fēng)能收集器；新提出的兩種兩自由度風(fēng)能收集器（馳振-尾跡收集器和馳振-渦激結(jié)構(gòu)耦合收集器）與三種單自由度風(fēng)能收集器（尾跡振動收集器、渦激振動收集器、馳振收集器）相比較，明顯提高了輸出電壓；在兩種新型的兩自由度收集器中，馳振-渦激結(jié)構(gòu)耦合收集器的輸出電壓又高于馳振-尾跡收集器，因而是這五種風(fēng)能收集器中性能最好的。此外，研究結(jié)果也表明當(dāng)外梁長度一定時，通過調(diào)節(jié)內(nèi)