基于弹簧振幅放大的电磁式振动发电设计

• 作者: 杨永宝 张博 张立昌 Matthias R?tsch 索宇超
• 来源期刊: 发电技术
• 学科: 工学
• 关键词: 振动能量收集 弹簧 最优化 有限元 振动发电
• 年，卷（期）: 2024,（2）
• 页码范围: 106-114
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

针对新能源振动发电技术，提出了一种利用弹簧增大振幅的电磁式振动能量收集装置。为提高能量收集效率，利用电机电磁模型和质量-弹簧-阻尼振动模型对能量收集装置的输出电压进行了建模分析。针对振动频率为15 Hz、振幅1 mm的样例工况，对弹簧振幅放大机构进行了最优化设计；根据优化结果利用Solid-Works软件对弹簧振幅放大机构进行建模，并将模型导入ANSYS软件进行有限元分析，对振幅放大机构设计方案的合理性与可行性进行评估；最后，制作样机并搭建了振动发电实验平台，对样机进行实验验证。实验结果表明，所设计方案在样例工况下将动子振幅放大7.98倍，空载电压达22.8 V，最大输出功率为0.44 W。为使本装置能够应用于更为广泛的领域，利用3个不同频率工况进一步验证了所设计装置与所提方法的有效性。