介电弹性体发电机纯电学模型及充电时序研究
发布时间：2021-02-04 13:40
介电弹性体（Dielectric Elasetomer,DE）是一种特殊的介电材料,传统应用中通常见于驱动和传感领域。由于DE能量密度大、灵活性强、质量轻、变形大、响应快等特点,近年来开始逆向用于发电领域,并越来越受到国内外学者的重视。利用DE制成的介电弹性体发电机（Dielectric Elasetomer Generator,DEG）呈现一种“三明治”结构,由介电弹性体材料及涂敷在其上下表面的电极组成,可以从振动的环境中（如风能,人体的运动,波浪能）收集能量,与传统的电磁发电机相比,具有高达1.5J/g的能量密度,在未来可再生能源开发利用等领域具有广阔的应用前景,因此创建一个可视化程度高、简便高效的纯电学仿真模型,提高DEG发电性能至关重要。本文主要研究内容及主要结论如下:1.介绍介电弹性体发电机的具体工作原理,并对自偏置电路的具体工作方式进行详细的说明,同时研究分析目前针对介电弹性体发电机的建模仿真方法,并对其中一种建模方法进行详细的公式推导,得出机电耦合仿真模型,最后对建模方法存在的问题与不足进行总结。2.DEG纯电学模型的创建。为解决当前针对DEG建模仿真分析过程中的问题与不...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种拉伸方式
第1章绪论5（b）膝关节能量转换器（c）悬吊式背包能量转换器图1.2人体运动能量收集装置基于风能研制的DEG。国内研究中，同济大学的陈明等[51,52]研发一种基于DE的风力发电机，具体结构如图1.3所示，该换能器利用一对滚珠轴承和曲柄连杆结构将风扇叶片的旋转运动转换为DE的径直运动，并详细介绍了实验过程。图1.3风力DEG试验样机基于波浪能研制的DEG。Kornbluh等人[53]提出了一种基于海洋能的DEG，SRI联合日本HyperDrive公式研发的基于DE的浮标型发电机，如图1.4（a）所示，研发的实验装置可在一个周期中产生0.06-0.12W能量，并预测阵列式海洋能发电机将在1km海岸线上、1m高的波浪能作用下产生2MW能量[53]，此外S.Chiba等人[54]设计了一种浮标式DEG，通过附体的上下浮动使DE发生形变，发电机在波长为0.7~3s、波高为2cm~6cm的波浪槽中测试了DEG的影响因素，得出能量输出与波动周期基本无关；国际斯坦福研究所[14]设计的浮标
第1章绪论5（b）膝关节能量转换器（c）悬吊式背包能量转换器图1.2人体运动能量收集装置基于风能研制的DEG。国内研究中，同济大学的陈明等[51,52]研发一种基于DE的风力发电机，具体结构如图1.3所示，该换能器利用一对滚珠轴承和曲柄连杆结构将风扇叶片的旋转运动转换为DE的径直运动，并详细介绍了实验过程。图1.3风力DEG试验样机基于波浪能研制的DEG。Kornbluh等人[53]提出了一种基于海洋能的DEG，SRI联合日本HyperDrive公式研发的基于DE的浮标型发电机，如图1.4（a）所示，研发的实验装置可在一个周期中产生0.06-0.12W能量，并预测阵列式海洋能发电机将在1km海岸线上、1m高的波浪能作用下产生2MW能量[53]，此外S.Chiba等人[54]设计了一种浮标式DEG，通过附体的上下浮动使DE发生形变，发电机在波长为0.7~3s、波高为2cm~6cm的波浪槽中测试了DEG的影响因素，得出能量输出与波动周期基本无关；国际斯坦福研究所[14]设计的浮标
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯剪切模式介电弹性体发电机发电特性[J]. 鄂世举,金建华,曹建波,蔡建程,夏文俊. 光学精密工程. 2018(07)
[2]介电弹性体卷形换能器设计与参数优化[J]. 曹建波,任钰雪,鄂世举,夏文俊,张海艇,朱喜林. 农业机械学报. 2018(05)
[3]基于介电弹性软体材料的能量收集:现状、趋势与挑战[J]. 钟林成,王永泉,陈花玲. 中国科学:技术科学. 2016(10)
[4]预拉伸对介电弹性体复合材料介电性能和驱动性能的影响研究[J]. 施江吉,孙文杰,马梓淇,伍晓红. 绝缘材料. 2016(09)
[5]基于Neo-Hooken的介电弹性体单轴拉伸发电特性研究[J]. 曹建波,葛彩军,鄂世举,刘爱飞,金丽丽,江孝琪. 农业机械学报. 2016(03)
[6]介电型电活性聚合物驱动转动关节控制技术研究[J]. 朱银龙,张鑫焱,王化明,周宏平. 农业机械学报. 2015(07)
[7]介电弹性材料驱动器的力电耦合机理及稳定性研究[J]. 李博,陈花玲. 机械工程学报. 2014(11)
[8]介电型电活性聚合物驱动器机电耦合特性[J]. 朱银龙,王化明. 农业机械学报. 2013(12)
[9]电活性聚合物微型发电机[J]. 陈明,林桂娟,宋德朝. 光学精密工程. 2010(11)
[10]介电弹性体发电的基本原理及在分布式发电中的应用[J]. 鄂世举,朱喜林,高春甫. 现代制造工程. 2009(09)
硕士论文
[1]基于介电弹性体智能软材料的能量收集理论研究与器件设计[D]. 吕雄飞.哈尔滨工业大学 2014
[2]介电型EAP发电系统研究[D]. 张霞.南京航空航天大学 2013
本文编号：3018403
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种拉伸方式
第1章绪论5（b）膝关节能量转换器（c）悬吊式背包能量转换器图1.2人体运动能量收集装置基于风能研制的DEG。国内研究中，同济大学的陈明等[51,52]研发一种基于DE的风力发电机，具体结构如图1.3所示，该换能器利用一对滚珠轴承和曲柄连杆结构将风扇叶片的旋转运动转换为DE的径直运动，并详细介绍了实验过程。图1.3风力DEG试验样机基于波浪能研制的DEG。Kornbluh等人[53]提出了一种基于海洋能的DEG，SRI联合日本HyperDrive公式研发的基于DE的浮标型发电机，如图1.4（a）所示，研发的实验装置可在一个周期中产生0.06-0.12W能量，并预测阵列式海洋能发电机将在1km海岸线上、1m高的波浪能作用下产生2MW能量[53]，此外S.Chiba等人[54]设计了一种浮标式DEG，通过附体的上下浮动使DE发生形变，发电机在波长为0.7~3s、波高为2cm~6cm的波浪槽中测试了DEG的影响因素，得出能量输出与波动周期基本无关；国际斯坦福研究所[14]设计的浮标
第1章绪论5（b）膝关节能量转换器（c）悬吊式背包能量转换器图1.2人体运动能量收集装置基于风能研制的DEG。国内研究中，同济大学的陈明等[51,52]研发一种基于DE的风力发电机，具体结构如图1.3所示，该换能器利用一对滚珠轴承和曲柄连杆结构将风扇叶片的旋转运动转换为DE的径直运动，并详细介绍了实验过程。图1.3风力DEG试验样机基于波浪能研制的DEG。Kornbluh等人[53]提出了一种基于海洋能的DEG，SRI联合日本HyperDrive公式研发的基于DE的浮标型发电机，如图1.4（a）所示，研发的实验装置可在一个周期中产生0.06-0.12W能量，并预测阵列式海洋能发电机将在1km海岸线上、1m高的波浪能作用下产生2MW能量[53]，此外S.Chiba等人[54]设计了一种浮标式DEG，通过附体的上下浮动使DE发生形变，发电机在波长为0.7~3s、波高为2cm~6cm的波浪槽中测试了DEG的影响因素，得出能量输出与波动周期基本无关；国际斯坦福研究所[14]设计的浮标
【参考文献】：
期刊论文
[1]纯剪切模式介电弹性体发电机发电特性[J]. 鄂世举,金建华,曹建波,蔡建程,夏文俊. 光学精密工程. 2018(07)
[2]介电弹性体卷形换能器设计与参数优化[J]. 曹建波,任钰雪,鄂世举,夏文俊,张海艇,朱喜林. 农业机械学报. 2018(05)
[3]基于介电弹性软体材料的能量收集:现状、趋势与挑战[J]. 钟林成,王永泉,陈花玲. 中国科学:技术科学. 2016(10)
[4]预拉伸对介电弹性体复合材料介电性能和驱动性能的影响研究[J]. 施江吉,孙文杰,马梓淇,伍晓红. 绝缘材料. 2016(09)
[5]基于Neo-Hooken的介电弹性体单轴拉伸发电特性研究[J]. 曹建波,葛彩军,鄂世举,刘爱飞,金丽丽,江孝琪. 农业机械学报. 2016(03)
[6]介电型电活性聚合物驱动转动关节控制技术研究[J]. 朱银龙,张鑫焱,王化明,周宏平. 农业机械学报. 2015(07)
[7]介电弹性材料驱动器的力电耦合机理及稳定性研究[J]. 李博,陈花玲. 机械工程学报. 2014(11)
[8]介电型电活性聚合物驱动器机电耦合特性[J]. 朱银龙,王化明. 农业机械学报. 2013(12)
[9]电活性聚合物微型发电机[J]. 陈明,林桂娟,宋德朝. 光学精密工程. 2010(11)
[10]介电弹性体发电的基本原理及在分布式发电中的应用[J]. 鄂世举,朱喜林,高春甫. 现代制造工程. 2009(09)
硕士论文
[1]基于介电弹性体智能软材料的能量收集理论研究与器件设计[D]. 吕雄飞.哈尔滨工业大学 2014
[2]介电型EAP发电系统研究[D]. 张霞.南京航空航天大学 2013
本文编号：3018403
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3018403.html
