懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置發(fā)電性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、在能源日漸緊缺的今天，由于不可再生資源的逐年消耗，能源問題被各國政府、學術(shù)界乃至廣大公眾所共同關(guān)注，尋找開發(fā)一種持久清潔的新能源已經(jīng)成為當今世界的一項重要研究課題。作為清潔能源的振動能量，在自然環(huán)境中無處不在，將這些流失的的振動能量收集起來供人類使用，可以有效緩解社會對能源的需求。目前，將壓電發(fā)電材料與動力學、電學相結(jié)合，研究收集環(huán)境中的振動能逐漸成為一個備受矚目的課題。
　　懸臂梁壓電發(fā)電裝置是通過正壓電效應(yīng)，利用壓電陶瓷片，將

2、機械能轉(zhuǎn)化成電能，其結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、綠色環(huán)保并能夠有效地收集自然環(huán)境中的機械能量。本文通過研究懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置的發(fā)電特性及其相關(guān)參數(shù)對其發(fā)電性能的影響規(guī)律，對發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種以懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置為核心的壓電發(fā)電自供能無線鍵盤，以期實現(xiàn)無線鍵盤的自供能。
　　論文基于有限元分析軟件ANSYS，對懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置發(fā)電電壓進行仿真，分析了不同激勵位移、不同基板材料和不同壓電片厚度對發(fā)電

3、電壓的影響規(guī)律，為選擇合適的基板材料、壓電片厚度進行壓電發(fā)電提供依據(jù)。
　　通過搭建實驗平臺，設(shè)計實驗電路，分析了低頻條件2Hz下，壓電陶瓷片在壓電單晶片連接、壓電雙晶片按照壓電單晶片連接、壓電雙晶片串聯(lián)、壓電雙晶片并聯(lián)四種不同連接方式下的發(fā)電性能，得出不同連接方式下發(fā)電電壓、內(nèi)阻及發(fā)電電能的變化規(guī)律，為選擇合適的連接方式進行壓電發(fā)電提供依據(jù)。
　　在仿真和實驗基礎(chǔ)上，對懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置進行等強度梁和等應(yīng)力板兩種方式結(jié)