提出一種新型的磁耦合變勢能阱雙穩(wěn)態(tài)壓電顫振能量收集器,設計了外部磁場作用下顫振能量收集系統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)構型,并利用彈性支撐的外部磁鐵的運動實現了變勢能阱技術,解釋了變勢能阱雙穩(wěn)態(tài)對顫振能量收集系統(tǒng)的性能增強機理。建立了磁力-壓電-氣動彈性耦合的顫振能量收集系統(tǒng)的動力學分析模型,根據非線性磁偶極模型以及平衡點穩(wěn)定性理論,討論了系統(tǒng)出現雙穩(wěn)態(tài)構型的參數條件。對磁耦合雙穩(wěn)態(tài)顫振能量收集系統(tǒng)的動態(tài)特性進行了數值仿真研究,結果顯示,雙穩(wěn)態(tài)構型能夠使無磁力顫振能量收集系統(tǒng)的超臨界顫振行為轉變?yōu)閬喤R界顫振,發(fā)生極限環(huán)振動的風速能夠降低50%以上,拓寬了能量收集器的有效工作風速范圍,并分析了磁鐵間距、磁偶極矩對能量收集性能的影響規(guī)律。采用彈性支撐的外部磁鐵的運動來自適應調節(jié)內外部磁鐵之間的距離,達到變勢能阱的目的,有效地降低了雙穩(wěn)態(tài)的勢能阱深度,使系統(tǒng)更容易發(fā)生雙穩(wěn)態(tài)勢能阱間的躍遷運動,從而在雙穩(wěn)態(tài)的設計基礎上,實現了能量收集工作風速范圍和輸出電功率的同步提升,為低風速下的能量收集提供了一種有效的設計途徑。 

【文章頁數】：12 頁

【文章目錄】：
1 VBFEH的組成及工作原理
2 磁力-壓電-氣動彈性耦合系統(tǒng)建模
    2.1 理論模型
    2.2 氣動力模型
    2.3 磁力建模與系統(tǒng)的雙穩(wěn)態(tài)構型分析
    2.4 狀態(tài)空間方程
3 數值仿真驗證
    3.1 模型參數
    3.2 無磁耦合顫振能量收集器（FEH)
    3.3 雙穩(wěn)態(tài)顫振能量收集性能（BFEH)
        3.3.1 內外部磁鐵間距的影響
        3.3.2 磁偶極矩的影響
    3.4 變勢能阱技術的性能增強機理（VBFEH)
4 結論


【參考文獻】：
期刊論文
[1]太陽能/氫能無人機總體設計與能源管理策略研究[J]. 劉莉,杜孟堯,張曉輝,張超,徐廣通,王正平.  航空學報. 2016(01)
[2]Rainbow型壓電單膜片換能結構負載電壓和輸出功率分析[J]. 劉祥建,陳仁文.  航空學報. 2011(03)



本文編號：3683046