基于壓電材料的風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置理論研究與創(chuàng)新設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái),隨著通信技術(shù)的發(fā)展,人類對(duì)電力需求日趨增強(qiáng),同時(shí)增強(qiáng)了環(huán)保意識(shí),對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越嚴(yán)格,因此,電力能源及其環(huán)境問(wèn)題受到學(xué)界廣泛關(guān)注。由于電網(wǎng)供電不方便,在森林、道路、山川等邊遠(yuǎn)地區(qū)的通訊技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合主要使用電池為通信設(shè)備提供電源,但電池供電往往只能解決臨時(shí)需要,不能作為長(zhǎng)期供電電源,且電池中含有的有害物質(zhì)會(huì)污染環(huán)境,由此,利用壓電材料的正壓電效應(yīng)設(shè)置一種壓電裝置可以解決那些不能提供電源、電池不易更換地區(qū)的通訊問(wèn)題。其原理為：壓

2、電材料在外力作用下振動(dòng)可以產(chǎn)生電能,所以利用環(huán)境中的風(fēng)能給壓電材料提供振源使其振動(dòng)產(chǎn)生電荷是可行的。與此同時(shí),把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能具有節(jié)能環(huán)保的作用,還為野外邊遠(yuǎn)地區(qū)的小型或微型無(wú)線測(cè)量?jī)x器提供一種替代常規(guī)電池的毫瓦級(jí)微型電源,是一種理想的可再生能源電池。據(jù)此,本文根據(jù)壓電發(fā)電技術(shù)提出一種新型的基于壓電效應(yīng)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置,并對(duì)其工作原理和特性作以理論闡釋。本論文主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)壓電振子的理論分析：以材料力學(xué)、振動(dòng)力學(xué)及壓電學(xué)為基礎(chǔ),

3、根據(jù)壓電發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的基本知識(shí),計(jì)算出風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的核心部分——壓電裝置內(nèi)部的懸臂梁式壓電振子振動(dòng)特性和電壓特性(2)新型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：用solidworks軟件設(shè)計(jì)了兩種基于壓電材料的新型風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置。(3)風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置的工作原理：方案一是：風(fēng)輪捕獲到風(fēng)能后,通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸傳遞給壓電裝置,與壓電裝置一起旋轉(zhuǎn)。壓電裝置內(nèi)部的鋼球撞擊懸臂梁自由端,使壓電晶片與懸臂梁一起橫向振動(dòng)產(chǎn)生電荷,從而把風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能.方案二：利用圓柱凸輪原