压电电磁复合俘能及宽频发电技术研究

《压电电磁复合俘能及宽频发电技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据压电电磁复合俘能及宽频发电技术研究作者姓名：主主领域名称：扭擅王墨指导教师：丝三速副指导教师：董志强论文提交日期：论文答辩日期：授予学位日期：入学时间：2Q曼2生窆旦研究方向：．左进遮让皇剑造撞丕巾U月臣Z乏／卜职称：副夔握职称：煎量级直王万方数据RESEARCHoFTHEPIEZoELECTRICELECTROM【AGNETICCOMPOSITEANDBROADBANDTECHNOLOGYJlllllJllPIIJIl[1IPllll[1IJIIJ[1llllllllJIrFllJY2676864ADissertationsubm

2、ittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTERoFENGINEERINGfromShandongUniversityofScienceandTechnologyBianFengSupervisor：ViceProfessorDuXiaozhenCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringMay2014万方数据声明本人呈交给山东科技大学的这篇工程硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚

3、没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。工程硕士生签名：卞本日AFFIRM【ATIoN期：≥pf峰．6．f／Ideclarethatthisdissertation，submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofEngineeringinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge．Thedocumenthasnotbeensubmittedfo

4、rqualificationatanyotheracademicinstitute．Signature：Date：下平0。fq．6．f／万方数据山东科技大学工程硕士学位论文摘要摘要嵌入微机电系统的便携式微电子产品已经广泛应用到日常生活和军事领域，其供能问题一直以来都是急需解决关键问题之一。传统的供能方式主要依托化学电池来完成，而化学电池本身存在着体积偏大、使用寿命有限需定期更换和对环境造成污染等缺点而越来越不能满足要求，因此人们开始将研究对象投入到无源供能装置上来。近年来国内外学者开始利用功能材料的压电效应和法拉第电磁感应定律来发电，该原理

5、构成的压电电磁复合俘能发电装置结构简单、可实现连续供能、对环境不会造成污染、输出能量高而被广泛的研究，同时该装置也有只在谐振频率产能高的缺点，因此还可采用宽频装置提升能量输出。本文研究压电电磁复合俘能及宽频发电装置，首先基于悬臂梁结构设计可实现压电电磁复合俘能发电装置；其次对压电发电和电磁发电进行了理论分析，推导出压电发电和电磁发电的电压公式、输出功率计算公式，运用MATLAB软件建立数学模型通过数值分析得出压电材料、磁铁基本尺寸与输出电能的关系，进而优化实验装置尺寸，使其输出更大电能，对优化后的装置通过数值分析得出在谐振频率为53Hz时可

6、以输出1．2mw能量；然后依据理论分析搭建实验装置，进行电源输出特性实验，利用实验仪器测得独立压电装置谐振频率38Hz处可输出6．9V电压、最优阻抗200KQ、最大输出功率1．06row；独立电磁发电谐振频率46Hz、外接负载200Q处可输出0．6mw功率；复合俘能发电谐振频率36Hz处输出1．1mw功率，理论与实验较接近，相比微机电系统微瓦级功能需求，该俘能装置可以达到要求。本文对压电电磁复合俘能装置只有在谐振频率处产能高的缺点进行改进，设计出压电电磁复合宽频俘能装置，在原有装置基础上增加两对磁铁，通过调节磁力改变悬臂梁刚度进而改变固有频

7、率使固有频率，使其随外界频率的改变而改变达到宽频的目的。对宽频装置进行理论分析和数值分析，得出宽频装置可以在原有装置基础上拓宽30Hz谐振频率，提高了输出功率。最后，本文就压电电磁复合俘能装置发电的储能装置进行了说明，使供能装置发出的电量更好的储存和使用。关键词：压电发电，电磁发电，压电悬臂梁，宽频响应万方数据山东科技大学工程硕士学位论文摘要ABSTRACTEmbeddedportablemicroelectronicsmicro·-electro·-mechanicalsystemsproductshavebeenwidelyusedin

8、dailylifeandmilitaryfields．TheenergysupplyhasalwaysbeenoneofthekeyissuestObesolved．Thetra