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定质量分数交变气体载荷激励下压电阵列发电机实验

发布时间:2019-05-14 09:06
【摘要】:提出一种定质量分数交变气体载荷激励的盘型压电阵列发电机,设计了盘型压电阵列发电机的样机结构并对压电阵列的工作原理进行了分析,理论分析结果表明盘型压电片具有良好的承载能力,适合对具有较高压力的气体能量进行收集,压电发电量是由气体压缩过程中的体积压缩量、压缩速度、供气压力、周期及流量等多种要素共同决定的。对盘型压电片进行了有限元仿真分析,分析结果表明盘型压电片适合对高压气体载荷进行能量收集与转换,压电材料的微小变形就可输出较大的电压。采用外径为12 mm、厚度为0.2 mm的压电单晶片及缸径为63 mm、行程为150 mm的气缸设计了实验样机,利用气动组件来模拟气体环境搭建测试系统。分别调节压力、周期、流量等参数进行了实验测试。实验结果表明,当压力固定时,随着流量的增加峰值电压逐渐升高,盘型压电片并联式具有较好的效果,当5片压电片并联时最佳匹配电阻为3 MΩ且最大的瞬时功率为6.53μW,输出功率可满足低功耗传感器的能量需求。
[Abstract]:A disk piezoelectric array generator excited by alternating gas load with constant mass fraction is proposed. The prototype structure of the disk piezoelectric array generator is designed and the working principle of the piezoelectric array is analyzed. The theoretical analysis results show that the disk piezoelectric sheet has good bearing capacity and is suitable for collecting gas energy with high pressure. Piezoelectric power generation is caused by volume compression, compression speed and gas supply pressure in the process of gas compression. Cycle and flow rate and other factors are determined together. The finite element simulation analysis of the disk piezoelectric sheet is carried out. The analysis results show that the disk piezoelectric sheet is suitable for energy collection and conversion of high voltage gas load, and the small deformation of the piezoelectric material can output a larger voltage. The experimental prototype was designed with a piezoelectric single chip with an outer diameter of 12 mm, and a cylinder with a diameter of 63 mm, and a stroke of 150 mm. The pneumatic assembly was used to simulate the gas environment and build the test system. The pressure, period, flow rate and other parameters were adjusted and tested. The experimental results show that when the pressure is fixed, the peak voltage increases gradually with the increase of flow rate, and the parallel type of disk piezoelectric wafer has a good effect. When the five piezoelectric sheets are parallel in parallel, the optimal matching resistance is 3 M 惟 and the maximum instantaneous power is 6.53 渭 W. The output power can meet the energy demand of low power consumption sensor.
【作者单位】: 长春工业大学机电工程学院;吉林大学机械科学与工程学院;哈尔滨工业大学机电工程学院;琦玉工业大学工学部机械工学科;
【分类号】:TH49

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本文编号:2476586

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