一种双稳态能量收集器离心距离优化匹配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种双稳态能量收集器离心距离优化匹配方法，通过考虑离心效应对于双稳态能量收集装置收集效率的影响，探究不同离心距离下的双稳态能量收集装置收集效率，求解出最优离心距离，进一步优化双稳态能量收集器的有效收集频带带宽和能量收集效率。利用调节悬臂梁末端磁铁的安装离心距离来进一步提高双稳态能量收集器的能量收集效率和拓宽有效收集频带。推导出了最优离心距离的计算方程式，可以大幅度缩短利用离心效应提高双稳态能量收集器效能时使磁铁处于不同离心距离下的安装和调试时间。

【技术实现步骤摘要】
一种双稳态能量收集器离心距离优化匹配方法
本专利技术涉及双稳态能量收集器
，尤其涉及一种双稳态能量收集器离心距离优化匹配方法。
技术介绍
在过去的十年中，能量收集的研究越来越丰富，特别是利用压电陶瓷来收集振动能量。能量收集器被广泛认为可以为汽车或其他风力发电装置等中的小型传感器提供能量。但是，该能量收集器的问题在于，当激励频率偏离共振频率时，能量收集器无法在更宽的频率上保持这种性能。为了解决这一问题，许多研究人员正在研究如何扩展能量采集器的有效频率范围。其中，非线性能量收集器的研究非常广泛，例如共振机制对能量收集器的性能和效率的影响，此外，双稳态能量收集系统的研究，三稳态能量收集系统和多稳态能量收集系统也非常丰富。但是，对于离心效应对于双稳态能量收集器的性能和效率的影响的研究不够成熟，多数时候是采用估值法或经验法对离心距离进行设定，以进一步仿真研究其效能；由于双稳态能量收集器的性能和效率对于离心距离非常敏感，甚至在0.0001m数量级范围，当能量收集器的系统参数发生改变，研究者在进行仿真或实验时无法迅速找到最优的离心距离范围。...

【技术保护点】
1.一种双稳态能量收集器离心距离优化匹配方法，其特征在于：所述匹配方法包括以下步骤：/n步骤一：建立离心效应的双稳态能量采集器的动力学模型；/n步骤二：对双稳态能量采集器进行工作模拟；/n步骤三：悬臂梁在振动过程中，磁铁受到的磁力为F

【技术特征摘要】
1.一种双稳态能量收集器离心距离优化匹配方法，其特征在于：所述匹配方法包括以下步骤：
步骤一：建立离心效应的双稳态能量采集器的动力学模型；
步骤二：对双稳态能量采集器进行工作模拟；
步骤三：悬臂梁在振动过程中，磁铁受到的磁力为FM，切向分力为FH；FN为悬臂梁末端磁铁受到的压力，FC为悬臂梁末端磁铁受到的离心力，则FH＝FMsinθ,




其中：ν是磁铁的体积；μ是真空中的磁导率；Mf＝(Mfx,Mfy),Mc＝(Mcx,Mcy)是安装在机架上的永磁体的磁化强度振幅和磁端质量；
步骤四：基于磁体在高能势能阱中振荡的双稳态能量采集系统的动力学方程表示为







其中m为悬臂梁末端磁铁质量；c为阻尼；k为初始时悬臂梁刚度；L为悬臂梁长度；r为旋转中心距离悬臂梁根部的距离；H≈L+r为悬臂梁末端磁铁质心与旋转中心间的距离；a为磁铁力的线性系数；b为磁铁力的非线性系数；
步骤五：运用谐波振动法求解动力学方程，设x＝B+Xcosωt，则



步骤六：下跳点频率方程为

γ曲线与频率曲线ω的拟合效果越好，则对应漂移...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云顺，石小青，王万树，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32