变截面压电俘能束

功率与带宽同升

针对齿轮啮合振动导致的功率下降问题，提出变截面悬臂结构，同时提升俘能器功率与带宽，并建立磁耦合俘能器机电模型。

肖会芳 · Xuyang, Guan · Fan, Zhang · Liang, Gang · Yihu, Tang · Bowen, Chris

Smart Materials and Structures 2024

技术优势

功率提升

通过变截面设计改变梁的刚度分布，使啮合激励下的应变分布更均匀，从而提高机电转换效率。

带宽拓宽

变刚度结构减弱了啮合事件导致的硬化非线性，使俘能器在更宽频率范围内维持有效输出。

模型预测准

建立的新型机电耦合模型同时考虑啮合激励、离心力和磁力，理论预测与实验测量吻合良好，可用于优化设计。

应用场景

• 齿轮箱自供能传感：将变截面俘能束嵌入齿轮箱，把啮合振动转为电能，驱动传感器。
• 旋转机械振动俘能：俘获旋转机械的啮合冲击和离心力振动，为局部监测节点供电。
• 工业设备状态监测：替代电池或有线供电，实现齿轮箱状态监测的自供能长期运行。
• 磁耦合压电俘能器：利用磁力调谐和非线性特性，提升齿轮振动环境下的俘能性能。