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利用斜齿离合升频机制实现瓦级输出的超低频电磁式振动能量收集器
被引量:
1
1
作者
毛新辉
张继元
+5 位作者
齐欢
邱长泉
申维和
田建国
汪飞
陶凯
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2168-2177,共10页
目前,大多数的能量收集器从低频运动中只能收集到较少的能量,且能量收集效率较低.低频激励下发电输出能量低是当前限制电磁俘能器多场景应用的关键问题,而电磁感应发电作为目前应用广泛且较为成熟的发电技术,具有高功率输出,被广泛应用...
目前,大多数的能量收集器从低频运动中只能收集到较少的能量,且能量收集效率较低.低频激励下发电输出能量低是当前限制电磁俘能器多场景应用的关键问题,而电磁感应发电作为目前应用广泛且较为成熟的发电技术,具有高功率输出,被广泛应用于能量收集领域,有望解决这一技术瓶颈.文章提出了一种基于斜齿离合传动系统的电磁式振动俘能器,以系统性解决输出频率低和能量转化时间短的问题.俘能器的机械传动系统由直线−旋转转化模块、牙嵌离合模块和能量存储/释放模块3部分构成,可将外界低频、不规则的瞬时激励(约0.2~5 Hz)转化为高频、连续的单向旋转运动以实现能量转换效率最大化.对所提出的俘能器建立了机电耦合动力学模型并进行实验验证.研究结果表明,俘能器在外界脉冲激励下可以实现开路状态长达30 s的输出;接入负载后惯性旋转运动的最高转速可达750 r/min,并实现了运动频率从0.17~50 Hz的近300倍提升;单层发电模块的峰值功率可达1.25 W,两层发电模块并联输出2.5 W的峰值功率,可实现134 mW平均输出功率.此外,其紧凑高效的传动结构设计使得俘能器可以进一步集成到可穿戴设备中,在人体能量收集领域和构建自供能物联网传感节点等方向具有重要意义.
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关键词
能量收集
单向旋转
机械升频
瓦级输出
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职称材料
题名
利用斜齿离合升频机制实现瓦级输出的超低频电磁式振动能量收集器
被引量:
1
1
作者
毛新辉
张继元
齐欢
邱长泉
申维和
田建国
汪飞
陶凯
机构
西北工业大学深圳研究院
西北工业大学机电学院
中国运载火箭技术研究院
中国运载火箭技术研究院
上海航天控制技术研究所
南方科技大学深港微电子学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期2168-2177,共10页
基金
深圳市科创委基础研究资助项目(JCYJ20220530161809020,JCYJ20220818100415033).
文摘
目前,大多数的能量收集器从低频运动中只能收集到较少的能量,且能量收集效率较低.低频激励下发电输出能量低是当前限制电磁俘能器多场景应用的关键问题,而电磁感应发电作为目前应用广泛且较为成熟的发电技术,具有高功率输出,被广泛应用于能量收集领域,有望解决这一技术瓶颈.文章提出了一种基于斜齿离合传动系统的电磁式振动俘能器,以系统性解决输出频率低和能量转化时间短的问题.俘能器的机械传动系统由直线−旋转转化模块、牙嵌离合模块和能量存储/释放模块3部分构成,可将外界低频、不规则的瞬时激励(约0.2~5 Hz)转化为高频、连续的单向旋转运动以实现能量转换效率最大化.对所提出的俘能器建立了机电耦合动力学模型并进行实验验证.研究结果表明,俘能器在外界脉冲激励下可以实现开路状态长达30 s的输出;接入负载后惯性旋转运动的最高转速可达750 r/min,并实现了运动频率从0.17~50 Hz的近300倍提升;单层发电模块的峰值功率可达1.25 W,两层发电模块并联输出2.5 W的峰值功率,可实现134 mW平均输出功率.此外,其紧凑高效的传动结构设计使得俘能器可以进一步集成到可穿戴设备中,在人体能量收集领域和构建自供能物联网传感节点等方向具有重要意义.
关键词
能量收集
单向旋转
机械升频
瓦级输出
Keywords
energy harvesting
unidirectional rotation
mechanical frequency-upgrading
watt-level output
分类号
O313.3 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
利用斜齿离合升频机制实现瓦级输出的超低频电磁式振动能量收集器
毛新辉
张继元
齐欢
邱长泉
申维和
田建国
汪飞
陶凯
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
1
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职称材料
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