采掘激励下压电俘能器建模与发电特性

摘要

针对采煤机的无线传感器节点供电难题，压电俘能器有望为其供电，发电特性影响发电量，研究在采掘激励下的发电特性具有重要科学意义。首先，采用拉格朗日函数、数据拟合法、磁化电流法分别构建机电模型、恢复力模型、磁力模型;其次，运用EDEM软件构建煤层模型;然后，利用RecurDyn软件获取各部位加速度;最后，采用龙格库塔法求解机电模型，分析不同的煤层黏度、采煤机部位、磁距对输出电压的影响规律，并进行试验验证。结果表明:在前滚筒、后滚筒、前摇臂、后摇臂和机身的加速度作用下，在输出高电压的磁距下，输出电压和受到的加速度依次减小且都随煤层黏度的增大而增大，为输出高电压，引入磁力且选择合适的磁距，安装在摇臂上端靠近滚筒的位置，在采煤机多个位置同时安装多个俘能器。研究结果为优化俘能器结构和工程化应用提供理论指导。

关键词

压电俘能器 / 建模 / 电压 / 采煤机 / 多方向 / 磁距