旋磁激励的楔块限幅式压电发电机研究

发布时间：2023-03-11 15:37

　　为满足旋转机械监测系统的自供电需求,解决现有压电发电机可靠性低及有效带宽窄等问题,提出一种旋磁激励的楔块限幅式压电发电机,并从理论和试验两方面进行了研究,具体研究内容如下:1.根据压电学及材料力学理论,建立了单体压电振子以及压电振子-楔块激励系统的Comsol有限元模型,研究了单体压电振子的静力学、动力学特性以及压电振子受楔块激励时的运动学特性,获得了压电振子结构参数(长度、宽度、预弯半径、厚度比)及顶块半径对其应力分布、固有频率及发电性能(输出电压及功率)的影响规律,以及楔块结构参数(升程、升角及过渡圆弧半径)和激励参数(振幅和频率)对压电振子变形量及“接触对”间接触压力的影响规律,为确定合理的压电振子及楔块结构参数提供参考。2.阐述了旋磁激励的楔块限幅式压电发电机的工作原理,建立了激励磁铁与受激磁铁间磁耦合激振力的有限元模型,获得了影响激振力的关键要素(激励磁铁数量比和轴向激励距离)以及激振力的模型;根据获得的激振力及振动分析理论,建立了发电机系统的动力学模型并进行了仿真分析,从理论上获得了激励磁铁数量比、轴向激励距离、楔块系统刚度、激振力幅值、楔块升程及升角对压电发电机输出性能的...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 接触激励式旋转压电发电机的研究现状
        1.2.1 撞击式旋转压电发电机
        1.2.2 拨动式旋转压电发电机
    1.3 非接触式旋转压电发电机的研究现状
        1.3.1 惯性式旋转压电发电机
        1.3.2 旋磁式压电发电机
    1.4 本文主要研究内容
第2章 压电振子-楔块激励系统的有限元建模与仿真分析
    2.1 单体压电振子的有限元建模与仿真分析
        2.1.1 单体压电振子有限元模型建立
        2.1.2 压电振子的静力学特性及其影响要素分析
        2.1.3 压电振子的动力学特性及其影响要素分析
        2.1.4 压电振子的发电特性及其影响要素分析
    2.2 压电振子-楔块激励系统的建模与仿真分析
        2.2.1 压电振子-楔块激励系统的有限元模型建立
        2.2.2 压电振子的变形量与“接触对”间接触压力及其影响要素分析
    2.3 本章小结
第3章 旋磁激励的楔块限幅式压电发电机建模与仿真分析
    3.1 发电机结构及工作原理分析
    3.2 磁耦合激振力的有限元建模与仿真分析
    3.3 压电发电机系统的动力学模型建立
    3.4 压电发电机输出性能的仿真及影响要素分析
    3.5 本章小结
第4章 旋磁激励的楔块限幅式压电发电机试验测试与分析
    4.1 试验样机的制作及试验测试系统的搭建
    4.2 压电发电机输出电压特性及其影响要素分析
        4.2.1 楔块升程及升角对输出电压特性的影响
        4.2.2 缓冲弹簧及复位弹簧刚度对输出电压特性的影响
        4.2.3 激励磁铁数量比对输出电压特性的影响
        4.2.4 轴向激励距离对输出电压特性的影响
    4.3 压电发电机输出功率特性及其影响要素分析
    4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3759786