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Cymbal压电发电装置发电性能研究

郭帅  
【摘要】:本文主要关注低频、大应力场合下的压电发电。主要分为两个部分,一是压电发电装置结构的选择,另一个方面是对压电发电装置进行仿真、制作并实验。 首先介绍了压电发电的研究意义,介绍了现阶段压电发电国内外的研究现状,包括压电发电装置和能量收集电路的现状和进展。同时指出了本文压电发电的目标是实现低频、大应力的场合下压电发电,特别是道路的压电发电。 接着介绍了压电发电的基础知识,包括压电原理、压电方程和压电发电装置工作模态,给出了现阶段不同结构的压电发电装置,并分析比较了各自不同的特点和适用场合。给出了压电发电等效模型,在此模型的基础上分析了压电发电装置工作于共振状态的条件和场合。最后选择Cymbal结构压电发电装置工作于低频、大应力场合下收集环境中的振动能。 接下来介绍了有限元分析软件ANSYS以及压电材料的有限元分析理论,同时给出了衡量压电发电装置发电性能指标。根据此标准利用ANSYS对Cymbal压电发电装置结构进行了优化设计,对其谐响应特性、瞬态特性进行了分析。 最后详细介绍了Cymbal型压电发电装置的制作,并对制作Cymbal压电发电装置进行了振动实验,最后对储能电路进行了分析探讨。


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