微小型壓電式風(fēng)能收集器的設(shè)計(jì)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(jià)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(dòng)機(jī)理，在尾跡振動(dòng)、渦激振動(dòng)、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(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。并對(duì)兩種新型的兩自由度收集器建立了理論模型，進(jìn)行了模擬仿真和理論分析。
　　搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，加工制作了尾跡振動(dòng)、渦激振動(dòng)、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(jī)，并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試。最后主要從風(fēng)速、質(zhì)量塊面積、內(nèi)梁長度三個(gè)方面對(duì)這五種結(jié)構(gòu)的風(fēng)能收集器輸出電壓的影響進(jìn)行了對(duì)比研究。系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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(dòng)風(fēng)能收集器的輸出電壓高于尾跡振動(dòng)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(dòng)收集器、渦激振動(dòng)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(shí)，通過調(diào)節(jié)內(nèi)