懸臂梁式壓電俘能裝置設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、壓電俘能技術(shù)作為近年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新型綠色能源收集技術(shù)，其具備綠色環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、壽命長和低成本等優(yōu)點(diǎn)，是收集自然界振動(dòng)能量的有效方法之一。為了提高壓電裝置的發(fā)電效率，本文提出了一種應(yīng)用于樓梯、路面的新型壓電俘能裝置，該裝置通過來往行人的踩踏，將踩踏的部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并將轉(zhuǎn)化的電能通過設(shè)計(jì)的壓電俘能電路存儲(chǔ)至蓄電池中，為樓道應(yīng)急燈和指示牌等用電設(shè)施提供電源。
　　以正壓電效應(yīng)理論為基礎(chǔ)，對(duì)懸臂梁式壓電俘能裝置進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型

2、的建立，利用MATLAB軟件對(duì)所建模型進(jìn)行了數(shù)值仿真，得出了壓電懸臂梁的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)對(duì)其輸出電壓和電能的影響規(guī)律。
　　基于懸臂梁式壓電俘能裝置數(shù)學(xué)模型的分析結(jié)果，結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用要求，對(duì)壓電俘能裝置進(jìn)行了整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)?；诓煌男铍姵?，分別設(shè)計(jì)了在不同蓄電條件下的壓電存儲(chǔ)電路，為該壓電俘能裝置應(yīng)用的多元化提供可能。
　　基于有限元分析方法，對(duì)設(shè)計(jì)的壓電俘能單元的核心部件（壓電振子）進(jìn)行了發(fā)電性能仿真。利用ANSYS軟

3、件分析了壓電振子的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料參數(shù)和激勵(lì)參數(shù)對(duì)壓電振子輸出電壓的影響規(guī)律，得出了壓電振子各參數(shù)選擇的方法及范圍。
　　最后建立振動(dòng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)加工制作出的壓電俘能單元和壓電俘能裝置樣機(jī)進(jìn)行發(fā)電性能實(shí)驗(yàn)，得出了不同激勵(lì)位移和激勵(lì)頻率對(duì)壓電俘能單元輸出電壓與電能的影響規(guī)律，同時(shí)還得出了壓電俘能裝置不同區(qū)域的發(fā)電效率和每次隨機(jī)踩踏該系統(tǒng)的發(fā)電能范圍。通過分析對(duì)比數(shù)學(xué)模型、有限元仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果三者在相同條件下的輸出電壓，得出了實(shí)驗(yàn)所用壓