懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置發(fā)電性能研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、在能源日漸緊缺的今天，由于不可再生資源的逐年消耗，能源問題被各國政府、學(xué)術(shù)界乃至廣大公眾所共同關(guān)注，尋找開發(fā)一種持久清潔的新能源已經(jīng)成為當(dāng)今世界的一項(xiàng)重要研究課題。作為清潔能源的振動(dòng)能量，在自然環(huán)境中無處不在，將這些流失的的振動(dòng)能量收集起來供人類使用，可以有效緩解社會(huì)對(duì)能源的需求。目前，將壓電發(fā)電材料與動(dòng)力學(xué)、電學(xué)相結(jié)合，研究收集環(huán)境中的振動(dòng)能逐漸成為一個(gè)備受矚目的課題。
　　懸臂梁壓電發(fā)電裝置是通過正壓電效應(yīng)，利用壓電陶瓷片，將

2、機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、綠色環(huán)保并能夠有效地收集自然環(huán)境中的機(jī)械能量。本文通過研究懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置的發(fā)電特性及其相關(guān)參數(shù)對(duì)其發(fā)電性能的影響規(guī)律，對(duì)發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種以懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置為核心的壓電發(fā)電自供能無線鍵盤，以期實(shí)現(xiàn)無線鍵盤的自供能。
　　論文基于有限元分析軟件ANSYS，對(duì)懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置發(fā)電電壓進(jìn)行仿真，分析了不同激勵(lì)位移、不同基板材料和不同壓電片厚度對(duì)發(fā)電

3、電壓的影響規(guī)律，為選擇合適的基板材料、壓電片厚度進(jìn)行壓電發(fā)電提供依據(jù)。
　　通過搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，分析了低頻條件2Hz下，壓電陶瓷片在壓電單晶片連接、壓電雙晶片按照壓電單晶片連接、壓電雙晶片串聯(lián)、壓電雙晶片并聯(lián)四種不同連接方式下的發(fā)電性能，得出不同連接方式下發(fā)電電壓、內(nèi)阻及發(fā)電電能的變化規(guī)律，為選擇合適的連接方式進(jìn)行壓電發(fā)電提供依據(jù)。
　　在仿真和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)懸臂梁壓電陶瓷發(fā)電裝置進(jìn)行等強(qiáng)度梁和等應(yīng)力板兩種方式結(jié)