双激励压电-电磁混合能量采集器开发与实验研究：实现宽带响应及高效能量捕获

本文推荐一种新型双激励混合压电-电磁能量采集器（PEH-EMH），其采用多谐振频率设计，可匹配环境中不同振动源，具备宽带响应特性，有效降低能量损失。实验表明，该原型在压电模块负载220 kΩ时输出功率达0.497 mW，电磁模块在1 kΩ时达3.37 mW，可点亮LED并为温湿度计供电，适用于物联网（IoT）与低功耗电子设备供能。

　　

Highlight

Structural design and working principle

本节介绍原型的整体结构设计，包括其工作过程及转子处于不同位置时压电板的工作状态。

图1展示了压电-电磁能量采集器的整体结构。原型包括一个基座1、四个基座2、两个基座3、四个弹簧、两个线圈、四个压电板和若干磁铁。每个基座2通过…

Theoretical analysis

本节通过系统动力学将原型建模为质量-弹簧-阻尼系统，系统分析影响能量采集功率的因素。结果表明，通过改变磁铁直径、高度及耦合磁铁间距，可有效提高机械能至电能的转换效率。

振动系统的动态行为…

Experiment construction and discussion of results

本节介绍实验平台的构成，并进行对比实验与演示实验。首先分别测量各压电板与线圈的输出性能；其次，比较不同弹簧线径、磁铁数量（圆柱磁铁厚度）、磁铁组数及磁铁排列方式对峰值电压的影响，并…

Conclusion

本文提出一种具有双激励结构的压电-电磁能量采集器。在实验平台上通过转子模拟旋转运动，采用控制变量法测量了原型在不同弹簧线径、磁铁组数及磁铁排列方式下的良好输出性能。得出以下有价值结论：

(1) 双激励结构…