阚君武 吕 鹏 王 进 张忠华 范春涛 王淑云

(1.浙江师范大学精密机械与智能结构研究所， 金华 321004;2.浙江省城市轨道交通智能运维技术与装备重点实验室， 金华 321004)

0 引言

近年来，随着农作物实时监测技术的发展[1-2]，作为农业遥感监测主要供能的化学电池带来的环境污染问题愈发严重。为减少使用化学电池对水和土壤造成的污染，国内外学者相继提出了基于静电、电磁、热电及压电等原理的微小型发电机(亦称微小型能量捕获器或俘能器)[3-8]。这些发电机均具有各自的特点和运用领域，其中压电发电机以其结构简单、无电磁干扰、能量密度大、易于实现微小化和集成化等优势而被广泛应用[9]。目前，压电发电机可回收的能量包括旋转体动能[9-10]、人的肢体和器官运动能[11]、环境振动能[12-13]以及水流/风能[14-15]等。用于人体运动及环境振动能量回收的压电发电机研究较早，取得的成果也较多，已逐步应用于传感器、健康监测及无线发射系统等领域。用于收集可持续清洁能源——风能的压电风力发电机的研究成果及实际应用较少，国内外尚处于探索和起步阶段。

压电风力发电机利用流体流经钝体或压电振子时卡门涡街的生成与脱落而引起钝体或压电振子周围压力差变化，从而激励压电振子振动发电。根据激励方式现有压电风力发电机主要分为尾涡扰流致振式[16]、钝体拖曳致振式[17-18]和脱涡致振式[19-20]3类。尾涡扰流致振式风力发电机利用流体流经钝体后产生的卡门涡街激励压电振子发电，钝体拖曳致振式风力发电机则利用钝体涡激振动带动压电振子发电，这两类发电机结构复杂、体积相对较大，适用于流体速度较高的场合。……