近些年来,越来越多的研究者们开始将目光投向为低功耗的电子产品供能的相关研究中,其中压电俘能技术作为一种新兴技术,由于其结构简单且环境适应性更好,受到了广泛的关注与研究。而振动能作为环境中广泛存在的能量,已经逐渐成为压电俘能技术主要的能量来源。而现如今,在一些城市的公路周边,安装有许多监测仪器,但是受城市电网布置的影响,许多仪器只能安装在供电设备附近,严重限制了其使用范围。本文即是设计一款基于非线性磁力耦合的三自由度宽频压电俘能器,该俘能器主要为公路上各种低功耗仪器供电,可以将汽车行驶过程中的振动能转化为电能。首先,本文建立了多个动磁块间磁力耦合时的力学模型。然后在此力学模型的基础上,利用集总参数法建立了三自由度非线性宽频压电俘能系统的数学模型与空间状态方程,为数值仿真与实验打下了理论基础。其次,本文根据建立的数学模型,对三自由度非线性宽频俘能器进行数值仿真。第一步先研究了三自由度非线性俘能器与两自由度非线性俘能器在俘能特性上的差异。研究发现,三自由度非线性俘能器相比于两自由度非线性俘能器具有更宽的工作带宽以及更好的电压输出效果。第二步本文又研究了压电悬臂梁刚度的变化对系统俘能特性的影响。分别改变了上端、中间、下端压电悬臂梁的刚度,对计算出的单个梁的输出电压曲线与合输出电压曲线进行分析,探究单个梁刚度的变化对系统俘能特性的影响。第三步,分别改变了上端梁末端磁块与中间梁末端磁块的中心距、下端梁末端磁块与中间梁末端磁块的中心距,计算出单个梁的输出电压曲线与合输出电压曲线并进行对比分析,探究磁铁中心距的改变对于系统俘能特性的影响。最后,利用数值分析使用的相关结构参数,制造并加工了三自由度非线性宽频压电俘能器的样机,搭建了实验测试系统。针对数值分析中的相关变量的变化展开实验验证。实验研究发现,该俘能器可以在8Hz-18Hz的频率范围内获得三个输出电压峰值,宽频效果十分明显。且受非线性刚度的影响,结构参数的变化会使得各个频段的最大输出电压及其对应的频率值均发生变化。最后将实验结果与仿真结果进行对比,分析误差产生的原因,验证了之前建立的数学模型与数值仿真产生的结果的正确性。