압전 진동 포획기의 환경 적응성을 향상시키기 위해 자력 결합식 가변 주파수 압전 진동 포획기가 제안되었으며, 이는 자극기 상의 능동 자석과 결합 변환기 상의 수동 자석 간의 결합 작용 및 횡진동 스프링을 이용하여 압전 진동자의 단방향 제한 진동을 구현한다. 포획기 및 자석 쌍에 대한 모델링 및 시뮬레이션 분석을 통해 포획기 구조 매개변수가 출력 성능에 미치는 영향을 도출하였으며, 이를 바탕으로 포획기 시제품을 제작하고 실험적 연구를 수행하였다. 실험 결과 종방향 질량 m1, 횡방향 질량 m2, 횡방향 거리 Lx, 종방향 거리 Ly, 수직 거리 Lz 및 부하 저항이 출력 성능에 미치는 영향 법칙을 얻었다. 결과는 두 개의 공진 주파수 f1 및 f2가 존재하여 출력 전압 피크 Un1 및 Un2를 형성하며, m1, m2, Lx, Ly 및 Lz 조절이 f1, f2, Un1 및 Un2에 영향을 미친다는 것을 보여준다. 기타 조건이 일정할 때 출력 전력 0.122mW를 달성하는 최적 부하 저항 2200kΩ이 존재한다. 적절한 구조 매개변수 선택을 통해 포획기의 유효 주파수 대역과 출력 전압을 향상시킬 수 있으며, 이는 압전 진동 포획기의 신뢰성과 주파수 적응성 향상에 참고 가치가 있다.

압전; 가변 주파수; 자력 결합; 결합 변환기; 에너지 회수