磁勵旋轉(zhuǎn)式圓形壓電振子發(fā)電機的設(shè)計與試驗研究.pdf

1、壓電發(fā)電機是利用壓電效應(yīng)來達到機電能量轉(zhuǎn)換的目的，相比于其他微型發(fā)電裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單樣式多、工作過程中不發(fā)熱、無電磁干擾、易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)上的微小化與集成化、不會造成污染及能量密度高等諸多優(yōu)點。因此，為滿足旋轉(zhuǎn)機械的自供電傳感監(jiān)測系統(tǒng)（如直升機螺旋槳、汽車壓力輪胎、高速列車主軸等）的使用需求，本文提出磁勵旋轉(zhuǎn)式圓形壓電振子發(fā)電機，并從理論和試驗兩方面對發(fā)電機的輸出特性進行研究，具體研究內(nèi)容如下:
　　1.分析了壓電發(fā)電機國內(nèi)外研究

2、現(xiàn)狀及應(yīng)用實例，研究了現(xiàn)有的壓電發(fā)電機存在的不足，針對其存在的振動噪聲大、可靠性低等弊端，及旋轉(zhuǎn)機械健康監(jiān)測系統(tǒng)自供電的需求，提出了非接觸激勵、壓電振子軸向彎曲變形的磁勵旋轉(zhuǎn)式圓形壓電振子發(fā)電機。
　　2.分析了壓電振子的性能參數(shù)及其支撐方式，利用有限元軟件對矩形懸臂梁振子及圓形壓電振子進行了模態(tài)分析，研究了簡支及固支圓形壓電振子的形變量，確定了壓電振子的結(jié)構(gòu)形式，即固支圓形壓電振子，分析了圓形壓電振子結(jié)構(gòu)參數(shù)對基頻的影響。

3、>　　3.分析了磁勵旋轉(zhuǎn)式壓電發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，獲得了影響其性能的關(guān)鍵要素，建立了磁勵旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型，測試了按水平及圓周方向均布的激勵磁鐵在吸引、排斥、吸排間隔三種激勵方式下激振力的變化規(guī)律，獲得了間隙比、距離比、弧長比等對激振力的影響規(guī)律;利用數(shù)值仿真軟件，分析了周期比、載荷作用時間、轉(zhuǎn)速及質(zhì)量等因素對壓電振子位移響應(yīng)的影響規(guī)律。
　　4.設(shè)計制作了試驗樣機，搭建了試驗測試系統(tǒng)，得到了單個磁鐵激勵時激勵磁鐵數(shù)量