摘要：为了研究振动激励方向变化对悬臂梁压电能量收集器(VEH)的电能输出的影响,建立了单悬臂梁能量收集器在任意方向振动激励下的动力学模型以及压电效应的输出模型。振动激励方向根据悬臂梁平面建立的球面坐标系的两个角度参数φ和θ定义,通过理论和仿真分析,发现振动激励方向改变时能量收集器的吸收效率随φ的增加呈余弦变化,随θ的增加呈正弦变化,但φ对收集效率的影响远大于θ的影响。实验表明,θ=0°时,φ从0°增加到90°,吸收效率从理论最高效率的93.52%降低到2.88%,而φ=90°时,θ从0°增加到90°,吸收效率则从2.88%变化到3.88%,得到了悬臂梁能量收集器的输出和激励方向之间的关系,对悬臂梁压电振动能量收集器的设计和研究具有一定的参考价值。

摘要：为了提高压电振动能量收集器的转换效率,设计了两种固支梁组合方案来实现多谐振频率压电能量收集器。建立固支梁结构的力学模型,得到影响固支梁谐振频率的因素。通过Comsol多物理场软件,仿真验证了两种方案的输出稳态电压频率响应。方案1实现的频带范围为9Hz,方案2实现的频带范围可达41Hz。总结了两种方案的优缺点,研究结果对多谐振频率固支梁压电能量收集器的设计及应用具有一定的参考价值。

摘要：现有的单悬臂梁压电能量收集器存在方向兼容性低、工作频带窄、输出电压低等缺点。文中提出一种基于圆弧形悬臂梁的双自由度能量收集器,建立了圆弧双自由度弹性振动模型,同时进行了仿真分析和实验测试,分别得到在X轴、Y轴、Z轴方向上的2个谐振频率及开路电压。对比直形单悬臂梁能量收集器可知该器件具备较好的方向兼容性和更高的输出电压。

摘要：由于单自由度的圆弧型悬臂梁具备多方向同频率吸收能量的优点,因此该圆弧树杈型压电能量收集器可以扩宽系统的工作频带并且具有较高的功率输出。文中建立了器件阵子模型用于描述多自由度圆弧树杈型压电能量收集器,通过理论模型分析可得四阶谐振频率为:4.08、4.38、4.50、4.74 Hz。基于非线性构型的压电方程,可得谐振频率下输出开路电压均在20 V左右,且水平与竖直方向上均有有效输出。