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压电发电装置的研制及其发电性能的研究

陈伟  
【摘要】: 随着人类对可靠的不间断电力的需求和环保意识的日益增强,对清洁、可靠、廉价的无源微型发电装置的研究成为新的研究热点。本文利用压电陶瓷的正压电效应研制了一种能将外界振动的机械能转化为电能的压电发电装置,并将该装置作为发光装置的能量源给发光装置提供电能。主要研究内容如下: 1.压电陶瓷材料的选择。分析压电陶瓷材料的参数对其发电性能的影响,选择压电陶瓷为PZT-5H。 2.压电振子发电性能的有限元分析和试验测试。对压电振子进行仿真分析和试验测试,将分析得到的结果与通过试验测试的结果对比。分析压电振子在不同支撑方式下,激振力的大小及压电振子几何参数变化对其发电能力的影响。 3.压电发电装置的研制。研制了惯性振动式发电装置、钢球撞击式压电发电装置、自由惯性冲击式压电发电装置三种不同类型的压电发电装置,进行试验测试研究。得出惯性振动与冲击振动两种激励方式相结合的压电发电装置能在得到较大电流的同时增加发电时间,使自供能型发电装置的发电性能得到较大提高。同时发现并联式双晶片压电振子在受外力变形后产生的输出电压与单晶片压电振子输出电压接近,串联式双晶片压电振子在受外力变形后产生的输出电压约为单晶片压电振子输出电压的两倍。这为以后自供能型压电发电装置的研究提供了参考。 4.无源发光装置的设计。选择高亮度发光二极管,加工发光装置,利用自由惯性冲击式压电振子为发光装置供电。


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