基于屈曲梁的双稳态减速带能量捕获装置发电特性研究

提出了一种双稳态振动能量捕获装置,分析引起屈曲梁双稳态振动的条件,推导出非线性恢复力、平衡点位置及势阱深度与屈曲梁参数的关系式.建立减速带能量捕获装置动力学方程,利用龙格库塔法使用MATLAB对其进行仿真分析,并与传统的线性系统装置进行比较,得出双稳态系统引起了减速带的大幅度振动,可以提高54.88％的发电量.探究结构...     

双稳态减速带能量捕获装置动力学特性研究

提出了一种新型的双稳态减速带能量捕获装置,建立了其力学模型及动力学方程。在(前)后轮和前、后轮分别冲击减速带的情况下,分别选取常用的4种减速带进行对比,研究不同减速带参数下,双稳态振动发电系统的动力学响应特性,得出在第Ⅱ类减速带参数下,系统跨过势垒的次数最多,做大幅运动的时间较长,平均输出功率最大;在选取最佳减速带形状的情况下分别对不同车重下系统的发电量进行研究,得出车辆越重,发电量越大的规律。通过对外部负载电阻的研究,获得了最优电阻。上述研究结果可为减速带能量捕获系统的相关研究提供理论参考。     

压电振动能量捕获装置研究

为了解决无线传感器节点的供电问题,搭建了基于压电复合材料的悬臂梁压电振子振动发电试验平台,利用压电材料的压电效应,将机械振动能转换为电能,达到了取代干电池供电的目的。     

压电振动能量捕获装置研究

为了解决无线传感器节点的供电问题,搭建了基于压电复合材料的悬臂梁压电振子振动发电试验平台,利用压电材料的压电效应,将机械振动能转换为电能,达到了取代干电池供电的目的     

三稳态驰振能量捕获器发电性能研究

将三稳态振动模式引入到流体驰振能量捕获器中,提出了一种用于流致振动环境下的三稳态压电悬臂梁驰振能量捕获器,建立了其力学模型及动力学方程。利用数值仿真比较了双稳态和三稳态驰振系统的动力学特性和发电性能,证明了在较低流速下三稳态系统更容易发生大幅运动,发电性能更好。进一步研究了三稳态系统参数对驰振能量捕获器发电性能的影响。     

一种可定时发电的减速带振动能量回收装置

为减少能源浪费,设计了一种减速带振动能量回收装置,该装置利用两个单向轴承将减速带的下降和上升的运动转换为单向运动,使用行程开关控制离合器接合分离进而控制恒力涡卷弹簧发电时间,达到定时发电和产生稳定电流并回收能量的目的,提高能量使用率。     

改进的双稳态涡激振动能量收集器的发电性能研究

随着低功耗传感器的出现,利用流致振动为传感器提供自供电是研究环境监测中的热点。本文将改进的非线性恢复力与涡激振动相结合,提出改进的双稳态涡激振动能量收集器,建立力学模型及控制方程,借助数值仿真得出改进的双稳态涡激振动能量收集器在能量收集方面优于双稳态涡激振动能量收集器,研究并分析了磁距对能量收集系统势能函数及发电功率的影响,借助半功率带宽法,确定了系统在不同磁距下的工作带宽,分析了磁距对发电功率及工作带宽的影响。     

白噪声激励下含线性振子的双稳态能量捕获器动力学特性研究

目前,将环境振动直接转换为电能已成为能量捕获器研究的热点。对附加线性振子的双稳态电磁式能量捕获系统建立了动力学方程,从数值仿真的角度研究了白噪声激励下含线性振子的双稳态能量捕获器的动力学行为,分析了噪声强度、系统质量比和频率比对发电性能的影响。计算结果表明,随着噪声强度、质量比和频率比的增大,双稳态发电振子的运动幅值在不断增大,并且会产生大幅混沌运动,同时系统的输出电压也在不断增大,为双稳态电磁式能量捕获系统的相关研究提供了理论基础。     

电磁式公路减速带发电装置理论研究

解决机动车辆路过路面减速装置大量能量被不必要的消耗,提出一种新型减速带发电的装置。利用车辆碾压减速带产生振动的能量,通过导向柱及磁棒的上下运动切割磁力线,来产生感应电流。并对电能的后续处理提出理论设想,即整流、控制、储存在蓄电池中,经逆变器供负载使用。在提出减速带结构后,重点对电能产生的过程及机理进行建模、分析、计算,从而得出单个减速带模块的发电效率,进而可以估算出该减速带模组的发电量。最后得出结论,虽然单个模块发电量不高,但24h不间断工作的优点,可产生较好的经济效益。     

振动能量回收减速带建模与动力学特性研究

为了开发应用振动能量回收减速带,分析振动能量回收减速带参数与汽车悬架参数的耦合特性机理。首先分析了液压式振动能量回收减速带的工作原理;其次,研究了减速带的动态模型激励函数,并建立二自由度车辆—换能器模型,并从换能器的作用机理入手,通过复模态理论分析车辆—换能器的振动模型动力学特性;最后,依据振动能量回收减速带与汽车悬架系统的耦合动力学模型,对采用不同参数的振动能量回收减速带对汽车运动特性的影响进行了分析;并从回收能量潜能大小的角度分析了汽车悬架参数对振动能量回收减速带运动特性的影响。为振动能量回收减速带的设计提供了理论参考。     

基于压电陶瓷的振动能量捕获技术现状及展望

分析了压电式振动能量捕获原理;针对提高振动能量捕获量和捕获效率这两个目标,对当前国内外在新型压电材料、压电振子性能研究与结构配置及高效电路等方面所作的研究进行了详细论述;指出向微能源器件、集成自供电系统发展和从旋转机械中捕获能量是压电陶瓷振动能量捕获技术的研究前景。     

静液式减速带振动能量回收装置液压系统的仿真与分析

提出1种新型的路面减速带振动能量回收装置。运用键合图理论针对路面驼峰式减速带振动能量回收装置的液压系统进行分析,获得其液压系统的键合图模型,得出了液压系统的工作效率以及影响液压系统工作效率的主要因素;运用Simulink/Sim Hydraulics软件建立了液压系统的Sim Hydraulics仿真模型并进行了仿真试验,绘出了主要元件蓄能器的进气速率与内部压力曲线图,为减速带振动能量回收装置液压系统中主要元件的参数优化提供了参考。最后用样机试验验证了仿真结果。     

双稳态振动能量发电系统脉冲激励响应研究

将双稳态振动发电系统与单自由度质量弹簧系统串联,建立了两自由度双稳态振动能量发电系统的力学模型和控制方程,借助数值仿真分析了矩形脉冲和半正弦脉冲激励的幅值和占空比对该发电系统动态响应的影响。绘制了两种脉冲激励下发电系统输出功率与非线性刚度比的关系曲线,得到了较大输出功率下的最佳非线性刚度比,并通过改变发电系统的质量比和调频比,分别获得了矩形和半正弦脉冲激励下发电系统可产生较大输出功率的结构参数配置范围。     

复合式振动发电装置电磁发电性能仿真分析

针对微机电系统和无线传感器网络的迅速发展及其对清洁环保新型能源的需求,提出一种复合式振动发电装置,可实现电磁振动发电和压电振动发电。基于Ansoft有限元仿真软件,对复合式振动发电装置的电磁发电性能进行有限元仿真和结构优化。仿真结果显示,通过优化定子槽数和充磁方向,可以获得性能较优的电磁发电性能。     

压电式振动发电研究与应用综述

随着对绿色环保能源需求的加大及新型高效压电材料的快速发展,压电式振动发电及技术日益受到国内外学者及企业的广泛关注。目前,研究领域已涉及大气气流振动发电、海洋洋流振动发电、公路振动发电、人流密集区踩踏发电、机械振动发电及纳米发电等众多方面,是一种具有长远发展潜力的电能获取方式。文章从压电材料、压电式振动发电能量获取、储存及应用现状进行了较全面综述,提出了压电式振动发电进一步的发展趋势。     

基于曲柄连杆运动的汽车减速带能量回收装置设计

针对机动车通过减速带产生强烈颠簸和减速能量难以回收的问题,设计了一种汽车通过减速带时迫使减速带板驱动发电机发电并对电能存储的能量回收装置。基于曲柄连杆机构可将直线运动转化为圆周运动的特点,建立了减速板发电装置驱动模型,分析了运动特性;依据模型设计了可在常规汽车减速带板下部设置坑道、加装减震弹簧、安装曲柄连杆等构件的发电装置;基于二极管单向导通特性,设计采用4个二极管组成的单相桥式整流器对发电装置产生的正弦电流进行整流后存储;这一电流转换方式结构简单、功耗低、采集效率高。按3 600辆/日车流量通过该装置,初步测算一年的发电量约6.3万KW·h,该能量回收装置具有较好的社会效益和经济效益。     

直激式压电风能捕获器的性能分析与实验

提出一种由压电梁及其端部附加质量构成的直激式压电风能捕获器。在考虑了压电振子静平衡变形的基础上,根据涡激振动理论建立了柔性压电振子的自激振动理论模型并进行了仿真分析,获得了压电梁厚度比、附加质量及风速对其发电性能的影响规律。结果表明,存在最佳的压电梁厚度比使输出电压、电能及功率最大,电压/电能/功率所对应的最佳厚度比分别为0.5/0.65/0.65。其它参数确定时,存在最佳风速/附加质量使输出电压最大,且最佳风速随附加质量增加而降低、最佳质量随风速增加而降低。制作了风能捕获器样机并进行了试验测试,风速为4.8/7.2/10m/s时,对应的最佳附加质量及最大电压分别为15/11/7g和1.9/3.94/6.18V;风速为10m/s时,10g附加质量下的输出电压为0/20g附加质量下的4.1/1.2倍。结果证明根据实际风速范围确定合理的附加质量可提高发电能力。     

基于双稳态的振动能量收集系统的设计

利用外部永磁铁、悬臂梁和压电材料等构成了能量收集系统,并对该系统的影响因素进行了理论与实验探究。结果发现：只有在合适的磁铁距离下,系统才具有双稳态特性,而且这种特性拓宽了系统的频率响应范围,使系统获得更大的响应幅值。只有在适当的激励幅值和激励频率下,该非线性系统才能获得比线性系统更高的能量俘获效率。     

非线性宽频压电振动能量采集器的研究

为改善双稳态压电振动能量采集器在基础低幅值激励条件下的输出性能,提出了一种带有线性放大器的非线性宽频压电振动能量采集器,通过线性放大器对基础低幅值激励进行一级放大后,激发双稳态压电振动能量采集器进入高能轨道的大幅值周期振动,从而提高能量采集器的输出性能。根据力学和电学平衡方法建立了非线性宽频压电振动能量采集器的两自由度集总参数模型和运动微分方程,并对系统模型进行时域和频域求解,仿真分析了系统质量比、刚度比等参数对系统输出特性(振动位移、速度、相图和输出电压等)的影响。最后,通过与双稳态压电振动能量采集器输出性能的实验结果对比分析,表明非线性宽频压电振动能量采集器在较小的激励幅值作用下具有更高的输出特性和更宽的工作频带。     

磁铁间距对双稳态压电悬臂梁俘能器输出特性的影响研究

建立了双稳态压电悬臂梁俘能器的机电耦合动力学方程,基于磁偶极子模型进行了 2 个磁铁间磁力的计算,根据静态平衡点分析得到了系统发生双稳态运动时的磁铁间距范围。数值仿真分析了环境激励源振动频率发生变化时磁铁间距变化对系统平均输出功率的影响规律,设计制作了磁铁间距可调的双稳态压电悬臂梁俘能装置,并进行了环境激励频率变化条件下的压电悬臂梁振动能量捕获实验。实验结果与仿真分析具有较好的一致性,为提高双稳态压电悬臂梁俘能器的发电性能提供了一种有效途径。