基于壓電材料的振動(dòng)發(fā)電裝置的研究.pdf

1、由于人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和對(duì)未來(lái)能源危機(jī)的擔(dān)心，人們開(kāi)始尋找新能源。在眾多新能源中，壓電材料以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)在能量收集中的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的青睞。
　　 利用壓電材料的正壓電效應(yīng)，采集環(huán)境振動(dòng)能量和高壓輸電系統(tǒng)的磁場(chǎng)能，設(shè)計(jì)了一種可以把振動(dòng)及磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)換成電能的振動(dòng)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(shè)計(jì)一種懸臂梁結(jié)構(gòu)，當(dāng)懸臂梁的固有頻率等于環(huán)境振動(dòng)或交變磁場(chǎng)的頻率時(shí)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(shuō)，本文主要開(kāi)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(duì)發(fā)電能力的影響；系統(tǒng)地闡述了壓電振子振動(dòng)模式、支撐形式、激勵(lì)方式等對(duì)發(fā)電性能的影響，并對(duì)壓電懸臂梁振動(dòng)理論進(jìn)行了分析。
　　 2.基于壓電原理和熱力學(xué)平衡方程，建立了雙晶壓電懸臂梁的數(shù)學(xué)模型，并運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對(duì)雙晶壓電懸臂梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，對(duì)梁的尺寸

3、參數(shù)以及激勵(lì)方式對(duì)輸出電壓的影響進(jìn)行了靜力分析，分析結(jié)果與數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)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(chǎng)模擬高壓電附近磁場(chǎng)，搭建了簡(jiǎn)諧振動(dòng)平臺(tái)，對(duì)單晶、雙晶壓電振子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究分析了在不同激勵(lì)條件下，不同尺寸參數(shù)的壓電振子的輸出電壓，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析比較。利用轉(zhuǎn)子振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)對(duì)雙晶壓電振子進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　 4.利用兩倍壓整流電路、超級(jí)電容設(shè)計(jì)制作了整流儲(chǔ)