阚君武 廖卫林 林仕杰 张忠华 黄鑫 文一杰 王淑云

摘要： 为满足风场环境中传感监测系统的自供电需求，提出一种钝体摆动间接激励式压电风力发电机，利用圆柱形钝体涡激振动产生的往复摇摆带动磁铁间接激励密封腔内压电换能器振动发电。介绍了发电机结构及工作原理，并进行了理论和试验研究，证明了其结构和原理的可行性。研究结果表明：其他条件确定时，输出电压随柔性梁长度和换能器质量增加以及耦合器的质量降低而增加，锁频带宽随柔性梁长度增加以及耦合器和换能器的质量降低而增加;此外，存在最佳负载电阻使输出功率达到最大。

关键词： 压电; 风力发电机; 涡激振动; 间接激励; 风场环境

中图分类号： TN384; TK83    文献标志码： A    文章编号： 1004-4523（2021）03-0577-07

DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.2021.03.015

引  言

近年来，为满足风场环境中传感监测系统的自供电需求，避免使用化学电池造成环境污染，基于压电机理的俘能技术已成为国内外学者的研究热点[1?3]。当前，壓电发电机已广泛应用于回收自然环境中流体能[4?5]、旋转动能[6]、振动能[7]、人体运动能[8]等能量，其中，流体能作为绿色清洁能源的代表之一，回收利用价值显著。

在流体能量收集方面，压电式发电机相较于电磁式、静电式等俘能器具有结构简单、高功率密度/转换效率、易于实现微小化与集成化等优点[9]。现有的压电风力发电机大致可归为三类：①风车式[10]，通过叶轮获取流体能，再由钢球、拨盘等部件激励压电振子振动发电，结构……