介電彈性體（Dielectric Elasetomer,DE）是一種特殊的介電材料,傳統(tǒng)應(yīng)用中通常見于驅(qū)動和傳感領(lǐng)域。由于DE能量密度大、靈活性強(qiáng)、質(zhì)量輕、變形大、響應(yīng)快等特點(diǎn),近年來開始逆向用于發(fā)電領(lǐng)域,并越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的重視。利用DE制成的介電彈性體發(fā)電機(jī)（Dielectric Elasetomer Generator,DEG）呈現(xiàn)一種“三明治”結(jié)構(gòu),由介電彈性體材料及涂敷在其上下表面的電極組成,可以從振動的環(huán)境中（如風(fēng)能,人體的運(yùn)動,波浪能）收集能量,與傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機(jī)相比,具有高達(dá)1.5J/g的能量密度,在未來可再生能源開發(fā)利用等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,因此創(chuàng)建一個可視化程度高、簡便高效的純電學(xué)仿真模型,提高DEG發(fā)電性能至關(guān)重要。本文主要研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:1.介紹介電彈性體發(fā)電機(jī)的具體工作原理,并對自偏置電路的具體工作方式進(jìn)行詳細(xì)的說明,同時研究分析目前針對介電彈性體發(fā)電機(jī)的建模仿真方法,并對其中一種建模方法進(jìn)行詳細(xì)的公式推導(dǎo),得出機(jī)電耦合仿真模型,最后對建模方法存在的問題與不足進(jìn)行總結(jié)。2.DEG純電學(xué)模型的創(chuàng)建。為解決當(dāng)前針對DEG建模仿真分析過程中的問題與不... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三種拉伸方式

第1章緒論5（b）膝關(guān)節(jié)能量轉(zhuǎn)換器（c）懸吊式背包能量轉(zhuǎn)換器圖1.2人體運(yùn)動能量收集裝置基于風(fēng)能研制的DEG。國內(nèi)研究中，同濟(jì)大學(xué)的陳明等[51,52]研發(fā)一種基于DE的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，該換能器利用一對滾珠軸承和曲柄連桿結(jié)構(gòu)將風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為DE的徑直運(yùn)動，并詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)過程。圖1.3風(fēng)力DEG試驗(yàn)樣機(jī)基于波浪能研制的DEG。Kornbluh等人[53]提出了一種基于海洋能的DEG，SRI聯(lián)合日本HyperDrive公式研發(fā)的基于DE的浮標(biāo)型發(fā)電機(jī)，如圖1.4（a）所示，研發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置可在一個周期中產(chǎn)生0.06-0.12W能量，并預(yù)測陣列式海洋能發(fā)電機(jī)將在1km海岸線上、1m高的波浪能作用下產(chǎn)生2MW能量[53]，此外S.Chiba等人[54]設(shè)計(jì)了一種浮標(biāo)式DEG，通過附體的上下浮動使DE發(fā)生形變，發(fā)電機(jī)在波長為0.7~3s、波高為2cm~6cm的波浪槽中測試了DEG的影響因素，得出能量輸出與波動周期基本無關(guān)；國際斯坦福研究所[14]設(shè)計(jì)的浮標(biāo)

第1章緒論5（b）膝關(guān)節(jié)能量轉(zhuǎn)換器（c）懸吊式背包能量轉(zhuǎn)換器圖1.2人體運(yùn)動能量收集裝置基于風(fēng)能研制的DEG。國內(nèi)研究中，同濟(jì)大學(xué)的陳明等[51,52]研發(fā)一種基于DE的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，該換能器利用一對滾珠軸承和曲柄連桿結(jié)構(gòu)將風(fēng)扇葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為DE的徑直運(yùn)動，并詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)過程。圖1.3風(fēng)力DEG試驗(yàn)樣機(jī)基于波浪能研制的DEG。Kornbluh等人[53]提出了一種基于海洋能的DEG，SRI聯(lián)合日本HyperDrive公式研發(fā)的基于DE的浮標(biāo)型發(fā)電機(jī)，如圖1.4（a）所示，研發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置可在一個周期中產(chǎn)生0.06-0.12W能量，并預(yù)測陣列式海洋能發(fā)電機(jī)將在1km海岸線上、1m高的波浪能作用下產(chǎn)生2MW能量[53]，此外S.Chiba等人[54]設(shè)計(jì)了一種浮標(biāo)式DEG，通過附體的上下浮動使DE發(fā)生形變，發(fā)電機(jī)在波長為0.7~3s、波高為2cm~6cm的波浪槽中測試了DEG的影響因素，得出能量輸出與波動周期基本無關(guān)；國際斯坦福研究所[14]設(shè)計(jì)的浮標(biāo)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]純剪切模式介電彈性體發(fā)電機(jī)發(fā)電特性[J]. 鄂世舉,金建華,曹建波,蔡建程,夏文俊.  光學(xué)精密工程. 2018(07)
[2]介電彈性體卷形換能器設(shè)計(jì)與參數(shù)優(yōu)化[J]. 曹建波,任鈺雪,鄂世舉,夏文俊,張海艇,朱喜林.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2018(05)
[3]基于介電彈性軟體材料的能量收集:現(xiàn)狀、趨勢與挑戰(zhàn)[J]. 鐘林成,王永泉,陳花玲.  中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2016(10)
[4]預(yù)拉伸對介電彈性體復(fù)合材料介電性能和驅(qū)動性能的影響研究[J]. 施江吉,孫文杰,馬梓淇,伍曉紅.  絕緣材料. 2016(09)
[5]基于Neo-Hooken的介電彈性體單軸拉伸發(fā)電特性研究[J]. 曹建波,葛彩軍,鄂世舉,劉愛飛,金麗麗,江孝琪.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2016(03)
[6]介電型電活性聚合物驅(qū)動轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)控制技術(shù)研究[J]. 朱銀龍,張鑫焱,王化明,周宏平.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2015(07)
[7]介電彈性材料驅(qū)動器的力電耦合機(jī)理及穩(wěn)定性研究[J]. 李博,陳花玲.  機(jī)械工程學(xué)報. 2014(11)
[8]介電型電活性聚合物驅(qū)動器機(jī)電耦合特性[J]. 朱銀龍,王化明.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2013(12)
[9]電活性聚合物微型發(fā)電機(jī)[J]. 陳明,林桂娟,宋德朝.  光學(xué)精密工程. 2010(11)
[10]介電彈性體發(fā)電的基本原理及在分布式發(fā)電中的應(yīng)用[J]. 鄂世舉,朱喜林,高春甫.  現(xiàn)代制造工程. 2009(09)

碩士論文
[1]基于介電彈性體智能軟材料的能量收集理論研究與器件設(shè)計(jì)[D]. 呂雄飛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[2]介電型EAP發(fā)電系統(tǒng)研究[D]. 張霞.南京航空航天大學(xué) 2013



本文編號：3018403