基于压电材料的振动能量采集器开题报告

 2021-08-08 01:08

1. 研究目的与意义

振动能是自然环境中广泛存在的一种能量,振动式微型发电机可将其提取并转换为可直接使用的能源。

其中,压电式微型发电机因其无需外界电源、较高的机电耦合特性和功率密度,而备受关注。

此类发电机大多采用压电悬臂梁结构作为换能元件。

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2. 国内外研究现状分析

齐洪东,杨涛,韩宾,胡莉对悬臂梁式压电振动发电机的建模及仿真得出不同负载下的输入输出幅值特性,验证了该模型建立的正确性,并为今后模型的优化设计提供了较好的基础。

邱清泉,肖立业,辛守桥,黄天斌对振动发电机的研究综述了振动式微型发电机结构、形式、以及理论仿真模型的最新进展,分析了振动式微型发电机面临的困难和发展趋势。

贺学锋,温志渝,温中泉,尚正国,刘海涛,廖海洋建立了了振动式压电发电机模型并同Roundy模型相比,他们提出的单自由度和二自由度模型预测的谐振频率和输出功率等发电机参数与实验结果更为吻合。

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3. 研究的基本内容与计划

研究内容:本课题基于压电材料的正压电效应,制作不同形状和结构的压电能量收集器。

通过建立压电振动发电机的机电耦合模型,利用MATLAB/Simulink仿真工具直观地分析其输出特性,分析压电悬臂梁结构的尺寸参数与谐振频率、输出功率之间的关系,从而为结构的优化设计提供理论基础。

研究计划:1~2周前期知识储备,查阅相关资料,完成开题报告和文献综述。

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4. 研究创新点

随着城市规模及城市交通的快速发展,各种交通工具及人类步行所产生的振动强度越来越大,范围越来越广。

如果充分利用大都市这些被浪费的振动能源进行发电利用,就满足了对绿色环保的需求。

压电式振动发电是一种绿色环保技术,能够满足环境自适应供电的要求,具有长寿命、免维护等优点。

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