本文選題：壓電俘能器 + 壓電效應(yīng)　； 參考：《光學(xué)精密工程》2017年05期

【摘要】：設(shè)計(jì)了一種安裝在鞋上的壓電俘能器(PEH),用于收集人體行走時(shí)產(chǎn)生的能量。該俘能器由4根壓電懸臂梁和1個(gè)彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)組成。彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)能夠感知沿徑骨軸的加速度激勵(lì),并通過磁耦合驅(qū)動(dòng)壓電梁振動(dòng)從而發(fā)電。文中通過擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得加速度信號表達(dá)式;然后,建立仿真模型,對俘能器的發(fā)電性能進(jìn)行了仿真分析。最后,加工了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),并實(shí)驗(yàn)測試了俘能器的發(fā)電性能。結(jié)果表明,當(dāng)受到沿脛骨方向的激勵(lì)時(shí),壓電梁在一個(gè)步態(tài)周期內(nèi)可被彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)激勵(lì)多次從而產(chǎn)生多個(gè)峰值電壓;受到沿脛骨和腳面兩個(gè)方向激勵(lì)時(shí),壓電梁的發(fā)電性能比只受到單一方向激勵(lì)時(shí)好。當(dāng)步行速度為2~8km/h時(shí),每根壓電梁的峰值電壓可達(dá)到10V。該俘能器能夠從人體行走的超低頻運(yùn)動(dòng)中收集能量,并能夠同時(shí)收集兩個(gè)方向的加速度能量,提高了壓電梁的發(fā)電性能。
[Abstract]:A kind of piezoelectric energy capture device (PEH) mounted on shoes is designed to collect the energy generated by human walking. It consists of four piezoelectric cantilever beams and a spring-mass system. The spring-mass system can sense the acceleration excitation along the radial bone axis and generate electricity by magnetic coupling driving the piezoelectric beam vibration. The acceleration signal expression is obtained by fitting the experimental data, and then the simulation model is established to simulate the generation performance of the energy capture device. Finally, the experimental prototype is machined and the power generation performance of the energy capture device is tested experimentally. The results show that when the piezoelectric beam is excited along the tibia direction, the piezoelectric beam can be excited multiple times by the spring-mass system in a gait cycle, and when the piezoelectric beam is excited along the tibia and the foot surface, The generation performance of piezoelectric beam is better than that of single direction excitation. When the walking speed is 2~8km/h, the peak voltage of each piezoelectric beam can reach 10 V. The energy capture device can collect energy from the ultra-low frequency motion of the human body and simultaneously collect the acceleration energy in both directions, thus improving the generation performance of the piezoelectric beam.
【作者單位】： 西安電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;
【基金】：陜西省自然科學(xué)基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(No.2015JM5193) 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.51205302)
【分類號】：TM619

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本文編號：1909907