机械工程学报 ›› 2026, Vol. 62 ›› Issue (11): 301-312.doi: 10.3901/JME.260596
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孙威1,2, 王彬1, 柴瑞波1, 杨光1, 李昊颜1, 李晓坤1, 曲昌荣1, 张斌1,2
SUN Wei1,2, WANG Bin1, CHAI Ruibo1, YANG Guang1, LI Haoyan1, LI Xiaokun1, QU Changrong1, ZHANG Bin1,2
摘要: 列车经过时产生的振动能量丰富,可作为轨道列车基础设施监测用无线传感节点的能量来源,但列车轨道振动振幅较小、频率较低,振动能量难以被俘获,考虑到轨道振动及环境特点,提出了一种用于列车轨道微小振动位移能量俘获的位移放大压电-电磁复合俘能器(Micro-displacement amplified piezoelectric-electromagnetic hybrid energy harvester,MDAP-EHEH),设计杠杆结构来放大轨道微小位移,实现更高效的能量俘获,并在俘能系统中增加外部固定磁铁,引入非线性拓频。通过设计能量输出实验对俘能器输出性能进行测试,结果表明,MDAP-EHEH的位移放大效果可实现振动能量俘获效率的显著提升,非线性的引入使得俘能器能量俘获有效带宽提升133%。搭建无线传感节点自供能实验证明了该自供电无线传感系统可实现对振动数据的有效监测。研究验证了MDAP-EHEH的高效输出性能,拥有为轨道列车监测用无线传感节点供能的巨大潜力。
中图分类号: