基于壓電材料的振動發(fā)電裝置的研究.pdf

1、由于人類環(huán)保意識的增強和對未來能源危機的擔心，人們開始尋找新能源。在眾多新能源中，壓電材料以其結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易于實現(xiàn)等優(yōu)點在能量收集中的應用越來越受到人們的青睞。
　　 利用壓電材料的正壓電效應，采集環(huán)境振動能量和高壓輸電系統(tǒng)的磁場能，設計了一種可以把振動及磁場能轉(zhuǎn)換成電能的振動發(fā)電裝置。壓電材料和高性能永磁材料的巧妙結(jié)合作為發(fā)電裝置的核心器件，設計一種懸臂梁結(jié)構(gòu)，當懸臂梁的固有頻率等于環(huán)境振動或交變磁場的頻率時形成共振，從

2、而可吸收最大的外部能量，獲得高的發(fā)電效率。具體地說，本文主要開展了如下研究：
　　 1.介紹了壓電材料發(fā)電的基本理論，分析了壓電材料性能參數(shù)對發(fā)電能力的影響；系統(tǒng)地闡述了壓電振子振動模式、支撐形式、激勵方式等對發(fā)電性能的影響，并對壓電懸臂梁振動理論進行了分析。
　　 2.基于壓電原理和熱力學平衡方程，建立了雙晶壓電懸臂梁的數(shù)學模型，并運用有限元分析軟件ANSYS對雙晶壓電懸臂梁的結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析和諧響應分析，對梁的尺寸

3、參數(shù)以及激勵方式對輸出電壓的影響進行了靜力分析，分析結(jié)果與數(shù)學模型的預測結(jié)果是一致的。
　　 3.制作了單晶壓電振子和雙晶壓電振子；并利用通電螺線管產(chǎn)生的磁場模擬高壓電附近磁場，搭建了簡諧振動平臺，對單晶、雙晶壓電振子進行了實驗研究，研究分析了在不同激勵條件下，不同尺寸參數(shù)的壓電振子的輸出電壓，并對結(jié)果進行了分析比較。利用轉(zhuǎn)子振動試驗臺對雙晶壓電振子進行了實驗研究。
　　 4.利用兩倍壓整流電路、超級電容設計制作了整流儲