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作品名称：面向全风向激励的非线性风能采集器
学校名称：山东理工大学
参赛队伍：上山打老虎
队伍编号：199674
参赛学生：韩诗林房子龙邹昕澎
指导老师：孙烨
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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详细说明

为了更好地利用自然界中的风能和振动能量，得力于无线技术及其在低功率电子装置中技术的改进,能源回收研究取得了巨大的进步。为了更好地充分利用自然界环境中的风能和振动的能量,为无线电子设备、传感器、微机电系统等可靠性较高的低能源电子产品提供能源,将自来电传感器技术广泛运用到传感网络,甚至取代含有汞等重金属、易受污染环境的传统电池,将自供电技术运用到传感网络，甚至是取代含有汞等重金属、容易污染环境的传统电池，本文提出了一种面向全风向激励的非线性风能采集器。

该装置包括矩形弹性梁、涡卷式螺旋弹性梁、圆柱壳体、扰流板等结构。在利用矩形弹性梁的基础上加入涡卷式弹性梁，充分利用它能在三维空间内任意扭转的伸缩、扭转变形的特点。根据涡激振动的发生原理设计了涡激振动压电能量收集装置的结构：多个线性阵列排列的圆柱体通过感应垂直风向产生涡激振动，每个圆柱振动方向上连接两个涡卷式弹性梁，圆柱底部连结矩形弹性梁，涡卷式弹性梁及矩形弹性梁上均粘贴压电陶瓷，由于圆柱的涡激振动带动各个弹性梁产生形变，进而带动粘贴在各个弹性梁上的压电材料产生形变，再通过压电效应作用使机械形变转换成电能；为了使该装置实现全风向风能的高效采集，在尾部添加扰流板实现装置的面向风向的自适应旋转；由于涡卷式螺旋弹性梁的非线性振动特性，实现了整个俘能结构的非线性俘能。同时针对此装置提出一种利用同步开关电荷能量收集电路设计的专用控制电路。利用软件绘制了该能量采集器的机械模型，绘制了控制电路原理图。