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基于压电效应的压电发电技术研究

姬玉芳  
【摘要】:随着人们对连续电力供应的需求和绿色环保能源意识的不断增强,利用新型压电材料的压电发电技术已成为目前研究的一个热点领域。压电材料是一种依靠外界振动使其发生变形而发电的节能环保型材料,利用压电材料制作的压电发电装置不但结构上较简单、不易发热、低成本,而且能够实现小型化、集成化的结构等优点。从国内外压电材料的资料中发现,影响发电能力的因素很多,本文利用压电陶瓷存在的正压电效应实现了机械能和电能的相互转换,并对可以造成影响的因素进行了仿真和实验研究。本文的主要研究内容如下: 1.通过对压电振子和各种压电材料的特性分析,根据正压电效应的理论,本文选择了适合压电发电的PZT-5H压电陶瓷材料。 2.对影响压电振子电能输出的结构尺寸参数、支撑方式、激励方式等进行了简单的介绍,阐述了不同形状压电振子的振动情况和发电性能,为下一步的分析提供了正确的理论指导。 3.对压电振子发电性能通过实验和有限元分析软件来测试。实验分析了对压电振子发电量产生影响的各种因素,如不同形状、不同支撑方式、不同负载电阻、单双晶片压电振子不同连接方式下对输出电压的影响都不同。 4.为了使压电振子得到更高的发电量,在对本文研究结果进行总结的同时,对下一步的研究工作提出了一定的设想和展望。


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