随着微机电技术与无线通讯技术的发展,微电子设备应用范围不断扩大。许多设备的工作环境恶劣,依靠电池供能不是长久之计,如何为这些微型设备寻找一种新的供电方式是一个难题。而基于压电效应的压电能量采集器可以把环境中广泛存在的振动能量收集起来转化为电能,所以解决供电的一种方法就是在各设备中加入振动能量采集器。振动能量采集器的一种基本构型是压电悬臂梁,压电悬臂梁的发电模式种类很多,本文以压电悬臂梁为基础,设计研究了一类附加磁铁弹簧的能量采集器,并对其进行了发电特性及动力学行为的研究。以传统双稳态压电悬臂梁为基础,通过附加磁铁弹簧,论文提出了一类新型附加磁铁弹簧的能量采集器。根据附加磁铁弹簧不同的位置,本文设计了四种压电能量采集器结构,并对四种结构的11种发电方式进行了实验比较,得到了最优的结构形式,即对面附加磁铁弹簧结构。对最优的结构进行了参数优化,分析各参数对结构发电特性的影响,并与传统的双稳态压电悬臂梁进行了对比实验,分析对面附加磁铁弹簧结构和传统双稳态结构发电规律和动力学行为的异同。推导了对面附加磁铁弹簧结构的动力学方程,进行了数值分析,研究了最优结构的发电特性和动力学行为。研究内容主要分为以下几部分:(1)对设计的四种附加磁铁弹簧能量采集器做了详细的对比实验,遵循的基本原则是控制变量法。在相同的外激励幅值下,通过外激励频率的变化,利用频率-电压图确定最优的发电结构。(2)通过优化结构的参数,对最优结构对面附加磁铁弹簧结构进行了进一步的深入实验研究。主要研究了磁间距、末端质量块、悬臂梁长度、上下势阱等变量对发电规律的影响。并且与传统双稳态能量采集器进行了对比实验,比较最优结构和传统双稳态结构在多组磁间距下的发电效率并分析动力学行为的规律。(3)对最优的附加磁铁弹簧能量采集器进行了理论分析,基于欧拉-伯努利梁理论研究压电悬臂结构,应用Hamilton原理建立了附加磁铁弹簧能量采集器的动力学方程。运用Matlab进行数值模拟,利用电压和位移的波形图,相图和Poincare截面研究系统的发电特性和动力学行为。最后在附录部分设计了两种基于压电效应的能量采集器来应用于工程实际,一种压电式自供电无线鼠标,一种基于压电材料的供电汽车加热座椅,所设计的鼠标和座椅均能采集工作过程中环境的振动能量,转化为电能,为自身结构供电。