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旋转激励磁铁数对压电俘能器输出性能的影响
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:《光学精密工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN384[电子电信—物理电子学] TM619[电气工程—电力系统及自动化]
  • 作者机构:[1]浙江师范大学精密机械研究所,浙江金华321004
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.51277166,No.51377147,No.51075371);浙江省新苗人才计划资助项目(No.2013R404066,No.2013R404071)
中文摘要:

考虑现有旋转发电机无法适应高/匀速旋转运动且振动冲击/噪音大、可靠性低等弊端,提出了一种由旋转磁铁激励的压电俘能器,并从理论及试验两方面研究了旋转磁铁数量(间距)对激振力及压电振子发电特性的影响规律。结果表明,在其它条件确定的情况下,存在使激振力最大的最佳旋转磁铁间隙比(磁铁直径与相邻磁铁间距离之比);间隙比为2时的激振力幅值为间隙比为0和4时的6.2倍。采用2,12,24个旋转磁铁激励发电时,电压-转速特性曲线中均存在多个使输出电压出现峰值的最佳转速,其中最大峰值电压及其所对应的最佳转速分别为29.4,87.2,28.4V和1 282.5,707.5,2451r·min-1;12个旋转磁铁激励的最大输出电压为其它两种情况的3倍。此外,压电振子一次激励所生成电能(波形数量及幅值)还与旋转磁铁数量及转速有关。2个旋转磁铁在低转速时仅能激励出1个较大幅值电压波形,而高转速时可生成4个幅值较大的自由振荡波形;12个磁铁在任何转速下都仅能激励出1个电压波形。实验显示动磁铁数量是影响旋转压电俘能器发电量及输出功率的关键要素。

英文摘要:

As existing rotating generators can not adapt to a high speed shock and vibration and have higher noise and lower reliability,this paper proposes a piezoelectric energy harvester excited by rotating magnets.The influence of the number of the rotating magnets(NRMs)on the exciting force as well as the output voltage of the piezoelectric harvester is investigated theoretically and experimentally.The results show that there is an optimal gap ratio(the gapλlbetween two adjacent magnets to the magnet diameter)for the excitation force to achieve maximum.The obtained excitation force a tλl=2 is 6.2 times that atλl=0 and λl=4.When the voltage generation exited with 2,12,24 rotating magnets in the experiments,there are several optimal rotating speeds for the generated voltages to achieve the peak.The maximal peak voltages and the relative optimal speeds for 2,12,24 rotating magnets are 29.4,87.2,28.4V and 1 282.5,2 707.5,2 451r·min-1,respectively.Themaximal voltage generated under 12 rotating magnets is about 3 times those under other excitation conditions.The voltage waveform generated from the piezoelectric harvester under one excitation depends on the NRMs and rotating speeds.For 2 rotating magnets,the number of voltage waveforms generated at low and high rotating speeds are 1 and 4,respectively.For 12 rotating magnets,only one voltage waveform generates at any speed.These results demonstrate that the NRMs have great influence on energy generation and output powers of piezoelectric energy harvesters.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699