《基於磁力耦合徑向拉-壓激勵的迴轉式壓電俘能器研究》是依託浙江師範大學，由張忠華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於磁力耦合徑向拉-壓激勵的迴轉式壓電俘能器研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張忠華
- 依託單位：浙江師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提出利用磁力耦合拉-壓激勵預彎壓電振子並使之產生沿旋轉體徑向伸縮振動發電，研究這種磁力耦合徑向拉-壓激勵及發電能力的形成理論與方法，進而構造高可靠性、寬頻帶、軸向占用空間小的新型迴轉式壓電俘能器，用於航空航天/大型機械等非結構環境中旋轉體的自供電感測監測。主要內容：統籌考慮俘能器系統要素間耦合關係，建立系統動力學/運動學模型，通過模擬仿真獲得磁場非線性耦合特性及其對激振力和部件相對運動關係的影響規律、以及合理的系統參數匹配關係；研究壓電振子的徑向振動形態及其能量轉換特性，分析機械單元結構、電控單元電路形式/器件參數等對發電能力/效率的影響規律，提取制約預彎壓電振子動態回響速度及有序徑嚮往復振動的關鍵要素，揭示磁力耦合拉-壓激勵形成寬頻帶發電能力的本質機理；進行兩類迴轉式壓電俘能器樣機製作與試驗，獲得最優激勵方案、機械結構及能量回收方案；試製樣機至少8台，提供設計方法及關鍵製造技術參數。
結題摘要
本項目針對現有旋轉式壓電俘能器可靠性低、轉速適應性低、發電能力弱等弊端，以磁力耦合徑向拉-壓激勵下預彎壓電振子伸縮振動的工作機理與內在規律為研究對象，目的是通過磁力耦合拉-壓激勵預彎壓電振子並使之產生沿旋轉體徑向伸縮振動發電，建立了壓電俘能器在旋轉磁鐵激勵下一般周期力的數學模型，開展了預彎梁壓電振子的理論與仿真分析，獲得了磁力耦合下預彎壓電振子的初始工作位置對壓電能量收集器的影響規律，試驗得到了旋磁激勵下彎曲壓電振子的發電特性，在此基礎上進一步探究了旋磁激勵式壓電預彎梁俘能器機理並通過試驗獲得了俘能器輸出性能的影響規律，項目執行期間，課題組成員在原有實施方案基礎上又提出了多種新結構新原理的旋磁激勵式壓電俘能器，包括：磁力夾持的旋磁激勵壓電俘能器、可調頻旋磁激勵式壓電發電機、基於壓電簡支梁拉伸調頻的旋磁激勵式發電機、錯位旋磁激勵式壓電俘能器等。四年來，本項目研究成果已經在國內外公開發表學術論文17篇，其中SCI檢索期刊7篇、EI檢索期刊8篇（1篇錄用），獲得發明專利17項、申請發明專利5項，3項專利技術轉讓66萬元，國際會議分組報告2次，培養碩士研究生4名，依託本項目2016年項目負責人獲得國家公派出國留學資格赴英國南安普頓大學訪學一年，項目負責人也由副教授晉升為教授，並獲聘本校“雙龍學者”特聘教授。
