【摘要】：提出一種定質(zhì)量分?jǐn)?shù)交變氣體載荷激勵的盤型壓電陣列發(fā)電機(jī),設(shè)計(jì)了盤型壓電陣列發(fā)電機(jī)的樣機(jī)結(jié)構(gòu)并對壓電陣列的工作原理進(jìn)行了分析,理論分析結(jié)果表明盤型壓電片具有良好的承載能力,適合對具有較高壓力的氣體能量進(jìn)行收集,壓電發(fā)電量是由氣體壓縮過程中的體積壓縮量、壓縮速度、供氣壓力、周期及流量等多種要素共同決定的。對盤型壓電片進(jìn)行了有限元仿真分析,分析結(jié)果表明盤型壓電片適合對高壓氣體載荷進(jìn)行能量收集與轉(zhuǎn)換,壓電材料的微小變形就可輸出較大的電壓。采用外徑為12 mm、厚度為0.2 mm的壓電單晶片及缸徑為63 mm、行程為150 mm的氣缸設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)樣機(jī),利用氣動組件來模擬氣體環(huán)境搭建測試系統(tǒng)。分別調(diào)節(jié)壓力、周期、流量等參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)壓力固定時,隨著流量的增加峰值電壓逐漸升高,盤型壓電片并聯(lián)式具有較好的效果,當(dāng)5片壓電片并聯(lián)時最佳匹配電阻為3 MΩ且最大的瞬時功率為6.53μW,輸出功率可滿足低功耗傳感器的能量需求。
[Abstract]:A disk piezoelectric array generator excited by alternating gas load with constant mass fraction is proposed. The prototype structure of the disk piezoelectric array generator is designed and the working principle of the piezoelectric array is analyzed. The theoretical analysis results show that the disk piezoelectric sheet has good bearing capacity and is suitable for collecting gas energy with high pressure. Piezoelectric power generation is caused by volume compression, compression speed and gas supply pressure in the process of gas compression. Cycle and flow rate and other factors are determined together. The finite element simulation analysis of the disk piezoelectric sheet is carried out. The analysis results show that the disk piezoelectric sheet is suitable for energy collection and conversion of high voltage gas load, and the small deformation of the piezoelectric material can output a larger voltage. The experimental prototype was designed with a piezoelectric single chip with an outer diameter of 12 mm, and a cylinder with a diameter of 63 mm, and a stroke of 150 mm. The pneumatic assembly was used to simulate the gas environment and build the test system. The pressure, period, flow rate and other parameters were adjusted and tested. The experimental results show that when the pressure is fixed, the peak voltage increases gradually with the increase of flow rate, and the parallel type of disk piezoelectric wafer has a good effect. When the five piezoelectric sheets are parallel in parallel, the optimal matching resistance is 3 M 惟 and the maximum instantaneous power is 6.53 渭 W. The output power can meet the energy demand of low power consumption sensor.
【作者單位】： 長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;吉林大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院;哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院;琦玉工業(yè)大學(xué)工學(xué)部機(jī)械工學(xué)科;
【分類號】：TH49

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本文編號：2476586