风车式压电发电装置研究

发布时间：2017-12-24 19:24

本文关键词：风车式压电发电装置研究　出处：《南京航空航天大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本课题受国家自然科学基金(51175250),机械结构力学及控制国家重点实验室开放性课题(MCMS-0312G02)资助。随着无线技术和微电子设备的发展,能量收集受到人们越来越多的关注。通过和低能耗设备的结合,能量收集装置的应用范围得到了很好的拓展。在众多的能量收集装置中,压电能量收集装置因为结构简单、清洁环保和易于微型化等优点而得到广泛应用。本文在基于压电理论和永磁铁斥力等相关知识的基础上,给出了一种风车式压电能量收集装置的设计方案,并进行了装置的制作。在制作过程中,用理论分析、软件仿真和实验研究的方法对方案的可行性进行了验证。最后对能量收集电路进行了研究设计。主要研究内容包括:1.总结了压电发电装置的国内外现状和发展前景,对本装置研究的必要性做了分析和概括。2.对压电材料、压电参数、压电元件机电转换原理等压电发电的理论知识进行了阐述,分析了压电振子的支撑方式、激励方式和压电陶瓷粘贴位置等对电能产生的影响,为装置的结构设计提供理论支持,进而为装置选用合适的压电振子。3.用comsol软件对压电振子的基板材料、尺寸和装置电能产生的关系进行了分析,找出参数最优值,为装置的制作和优化打下基础。4.用实验的方法对永磁铁斥力和不同压电振子的共振频率进行测定,设计和制备风车式压电能量收集装置,并用实验的方法对装置电能的产生进行验证。5.分析各种能量收集电路,针对本装置进行电路设计,连接装置对整体效果进行验证。该装置创新之处在于:振动能量通过非接触的永磁斥力传递,避免了机械传递带来的能量损耗并且延长了使用寿命。另外,压电振子设计成不同厚度,保证了该装置在宽频带下能高效率的工作。对装置能量收集电路进行创新设计,以便达到更好的收集效果。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM619

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