基于旋转运动的压电—电磁—摩擦复合俘能器研究
发布时间：2021-10-08 18:12
随着经济的发展,人们对传统能源的需求不断增加,而传统能源的过度使用也加剧了全球气候变暖和环境污染等问题。同时,微机电系统由于科技的进步在智能化和集成化的方向上也得到了快速的发展,其所消耗的电能也在不断的降低。但是,当前电子器件主要通过化学电池进行供能,其存在着不易维护、使用寿命有限、污染环境等不足。因此,发展可再生和可持续能源越来越受到人们的重视。为解决能源问题,通过收集环境中的机械能转化为电能作为一种新的、有效的能量转换方式已经引起了研究者的广泛关注。所以,本文以生活中常见的旋转机械能为研究对象,同时为了实现更多机械能量的俘获,开展了基于旋转运动的压电-电磁-摩擦复合俘能器研究。首先,从俘能原理上阐述了压电俘能、电磁俘能和摩擦俘能三种俘能方式,其分别通过正压电效应、法拉第电磁感应和摩擦起电与静电感应耦合实现俘能,并通过建立理论模型对各部分俘能器的俘能机理进行详细的阐述。利用COMSOL Multiphysics5.2多物理场仿真软件对复合俘能器中不同俘能单元开展了仿真分析,仿真分析了压电悬臂梁在磁铁作用力下的受力情况,电磁线圈中的磁通量变化以及摩擦层之间在不同分离距离时的摩擦俘能的电...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
俘能器样机及安装示意图[23]
第1章绪论3并获得最优变形，从而增强了机械/电能转换，在200r/min的旋转速度下，输出功率可达613μW[25]。2016年，项盛荣把PVDF嵌入到轮胎里，利用正压电效应将汽车旋转运动产生的能量转变为电能，实验验证可得此俘能装置能够有效利用旋转机械能，具有较好的经济价值[26]。图1.2旋转压电风能俘能器样机图[25]基于旋转运动，利用压电悬臂梁进行能量收集成为研究热点。2013年，加拿大的KhameneifarF等人基于悬臂梁的振动提出了一种用于旋转运动的压电俘能器，如图1.3所示。在旋转运动中，利用压电悬臂梁末端的质量块的重力使压电梁产生机械振动，从而能够实现电能的转换。通过详细阐述压电俘能器的结构、工作原理以及发电装置结构的动力学分析，制作了压电俘能器样机，并通过实验验证了其输出性能。实验结果表明，在旋转速度为138rad/s的情况下，能够为特定的无线传感器提供电能[27]。图1.3压电俘能器结构模型与实验装置示意图[27]
第1章绪论3并获得最优变形，从而增强了机械/电能转换，在200r/min的旋转速度下，输出功率可达613μW[25]。2016年，项盛荣把PVDF嵌入到轮胎里，利用正压电效应将汽车旋转运动产生的能量转变为电能，实验验证可得此俘能装置能够有效利用旋转机械能，具有较好的经济价值[26]。图1.2旋转压电风能俘能器样机图[25]基于旋转运动，利用压电悬臂梁进行能量收集成为研究热点。2013年，加拿大的KhameneifarF等人基于悬臂梁的振动提出了一种用于旋转运动的压电俘能器，如图1.3所示。在旋转运动中，利用压电悬臂梁末端的质量块的重力使压电梁产生机械振动，从而能够实现电能的转换。通过详细阐述压电俘能器的结构、工作原理以及发电装置结构的动力学分析，制作了压电俘能器样机，并通过实验验证了其输出性能。实验结果表明，在旋转速度为138rad/s的情况下，能够为特定的无线传感器提供电能[27]。图1.3压电俘能器结构模型与实验装置示意图[27]
【参考文献】：
期刊论文
[1]自调谐宽带旋转压电能量收集器关键参数分析[J]. 芮小博,李一博,曾周末. 仪器仪表学报. 2019(07)
[2]摩擦纳米发电机在自驱动微系统研究中的现状与展望[J]. 张弛,付贤鹏,王中林. 机械工程学报. 2019(07)
[3]自供能传感器能量采集技术的研究现状[J]. 杜小振,张龙波,于红,曾庆良. 微纳电子技术. 2018(04)
[4]基于Comsol的井下瞬变电磁传感器建模与仿真[J]. 杜娜,杨玲,张雄,王宇,陈娇. 电子测试. 2017(18)
[5]基于PVDF压电膜的轮胎压力发电系统设计[J]. 项盛荣. 兰州工业学院学报. 2016(05)
硕士论文
[1]基于摩擦纳米发电机的汽车能量收集与自驱动车载传感器的研究[D]. 郭桐.郑州大学 2018
[2]基于压电式环境能量采集技术研究[D]. 徐国建.南京信息工程大学 2017
[3]电磁式振动能量收集装置研究[D]. 王满州.浙江工业大学 2017
[4]宽带旋转运动非线性压电俘能理论与实验研究[D]. 郭彬.国防科学技术大学 2014
本文编号：3424692
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
俘能器样机及安装示意图[23]
第1章绪论3并获得最优变形，从而增强了机械/电能转换，在200r/min的旋转速度下，输出功率可达613μW[25]。2016年，项盛荣把PVDF嵌入到轮胎里，利用正压电效应将汽车旋转运动产生的能量转变为电能，实验验证可得此俘能装置能够有效利用旋转机械能，具有较好的经济价值[26]。图1.2旋转压电风能俘能器样机图[25]基于旋转运动，利用压电悬臂梁进行能量收集成为研究热点。2013年，加拿大的KhameneifarF等人基于悬臂梁的振动提出了一种用于旋转运动的压电俘能器，如图1.3所示。在旋转运动中，利用压电悬臂梁末端的质量块的重力使压电梁产生机械振动，从而能够实现电能的转换。通过详细阐述压电俘能器的结构、工作原理以及发电装置结构的动力学分析，制作了压电俘能器样机，并通过实验验证了其输出性能。实验结果表明，在旋转速度为138rad/s的情况下，能够为特定的无线传感器提供电能[27]。图1.3压电俘能器结构模型与实验装置示意图[27]
第1章绪论3并获得最优变形，从而增强了机械/电能转换，在200r/min的旋转速度下，输出功率可达613μW[25]。2016年，项盛荣把PVDF嵌入到轮胎里，利用正压电效应将汽车旋转运动产生的能量转变为电能，实验验证可得此俘能装置能够有效利用旋转机械能，具有较好的经济价值[26]。图1.2旋转压电风能俘能器样机图[25]基于旋转运动，利用压电悬臂梁进行能量收集成为研究热点。2013年，加拿大的KhameneifarF等人基于悬臂梁的振动提出了一种用于旋转运动的压电俘能器，如图1.3所示。在旋转运动中，利用压电悬臂梁末端的质量块的重力使压电梁产生机械振动，从而能够实现电能的转换。通过详细阐述压电俘能器的结构、工作原理以及发电装置结构的动力学分析，制作了压电俘能器样机，并通过实验验证了其输出性能。实验结果表明，在旋转速度为138rad/s的情况下，能够为特定的无线传感器提供电能[27]。图1.3压电俘能器结构模型与实验装置示意图[27]
【参考文献】：
期刊论文
[1]自调谐宽带旋转压电能量收集器关键参数分析[J]. 芮小博,李一博,曾周末. 仪器仪表学报. 2019(07)
[2]摩擦纳米发电机在自驱动微系统研究中的现状与展望[J]. 张弛,付贤鹏,王中林. 机械工程学报. 2019(07)
[3]自供能传感器能量采集技术的研究现状[J]. 杜小振,张龙波,于红,曾庆良. 微纳电子技术. 2018(04)
[4]基于Comsol的井下瞬变电磁传感器建模与仿真[J]. 杜娜,杨玲,张雄,王宇,陈娇. 电子测试. 2017(18)
[5]基于PVDF压电膜的轮胎压力发电系统设计[J]. 项盛荣. 兰州工业学院学报. 2016(05)
硕士论文
[1]基于摩擦纳米发电机的汽车能量收集与自驱动车载传感器的研究[D]. 郭桐.郑州大学 2018
[2]基于压电式环境能量采集技术研究[D]. 徐国建.南京信息工程大学 2017
[3]电磁式振动能量收集装置研究[D]. 王满州.浙江工业大学 2017
[4]宽带旋转运动非线性压电俘能理论与实验研究[D]. 郭彬.国防科学技术大学 2014
本文编号：3424692
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3424692.html
