动态多稳态压电风能俘能结构设计与实验验证

传统的线性颤振式风能俘能结构在变风速环境下转换效率不高。针对此问题,本文提出了一种动态多稳态颤振式压电俘能结构,可在较宽的风速范围内保持较高的电压输出。该结构由矩形平板、压电悬臂梁与3块永磁体组成,并通过磁吸力实现结构的多稳态。通过在不同风速下开展的能量转换特性实验研究,发现当风速较小时,该结构具有双稳态特性;而当风速较大时,会出现新的稳定位置,结构变为三稳态系统。这样的动态稳定位置,可以保证结构在很宽的风速范围内出现阱间跳跃,进而保持大的电能输出。实验结果表明,这种动态多稳态结构,风速在2.0m/s—7.5m/s区间变化时,能够激发并保持阱间跳跃,甚至相干共振,产生较大的电能输出。