基于压电纤维复合材料的洋流能发电装置发电性能分析

发布时间：2021-08-27 07:52

　　设计了一种基于压电纤维复合材料（MFC）的洋流能发电装置,并分析了其发电性能。以悬臂梁结构为分析对象,对影响发电性能的因素进行了分析,研究了基底材料的类型和厚度、频率、位移激励幅值、单晶和双晶结构对发电性能的影响规律。基于上述分析结论,设计了一种洋流能发电装置。分析了该发电装置的发电性能。分析结果表明,该发电装置在转子转速为500 r/min的工作条件下,最大输出功率为9.31 W,能满足功率要求。 

【文章来源】：电机与控制应用. 2020,47(09)

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

d33和d31型MFC结构示意图

基于压电材料的能量捕获装置,目前比较常见的结构形式为悬臂梁结构。本文设计的洋流能发电装置如图2所示。其结构与风力压电发电装置比较相似,与悬臂梁结构有所不同。发电板一端固定,当螺旋桨带动转子旋转时,转子上的凸轮周期性地带动发电板的自由端做来回运动。这种结构下,发电板自由端的位移取决于转子凸轮的尺寸参数,而悬臂梁结构的位移与施加的激震加速度和悬臂梁结构的谐振状态有关。对于该洋流能发电装置,当螺旋桨带动转子旋转时,相当于转子上的凸轮给发电板自由端施加了一个循环往复的位移激励,使得发电板循环往复得发生弯曲形变,发电板长度方向会产生关于时间周期性的应变,因此发电板能输出交流电。用于压电发电的MFC一般为d31型,其发生应变的方向为y方向。由式(1)可以看出,电场Ez与y方向的应变之间的关系为

表1 单晶结构的尺寸参数mm 长度L 宽度W 压电纤维层厚度h1 聚酰亚胺厚度h2和h3 基底材料厚度h4 85 57 0.17 0.065 0.5图4 铝基底(0.5 mm),施加z轴方向3 mm位移时,

【参考文献】：
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硕士论文
[1]MFC压电纤维复合材料的制备及电输出性能研究[D]. 谢焰.武汉理工大学 2017
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本文编号：3365964