隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,人們對(duì)傳統(tǒng)能源的需求不斷增加,而傳統(tǒng)能源的過(guò)度使用也加劇了全球氣候變暖和環(huán)境污染等問(wèn)題。同時(shí),微機(jī)電系統(tǒng)由于科技的進(jìn)步在智能化和集成化的方向上也得到了快速的發(fā)展,其所消耗的電能也在不斷的降低。但是,當(dāng)前電子器件主要通過(guò)化學(xué)電池進(jìn)行供能,其存在著不易維護(hù)、使用壽命有限、污染環(huán)境等不足。因此,發(fā)展可再生和可持續(xù)能源越來(lái)越受到人們的重視。為解決能源問(wèn)題,通過(guò)收集環(huán)境中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能作為一種新的、有效的能量轉(zhuǎn)換方式已經(jīng)引起了研究者的廣泛關(guān)注。所以,本文以生活中常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能為研究對(duì)象,同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)更多機(jī)械能量的俘獲,開(kāi)展了基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的壓電-電磁-摩擦復(fù)合俘能器研究。首先,從俘能原理上闡述了壓電俘能、電磁俘能和摩擦俘能三種俘能方式,其分別通過(guò)正壓電效應(yīng)、法拉第電磁感應(yīng)和摩擦起電與靜電感應(yīng)耦合實(shí)現(xiàn)俘能,并通過(guò)建立理論模型對(duì)各部分俘能器的俘能機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的闡述。利用COMSOL Multiphysics5.2多物理場(chǎng)仿真軟件對(duì)復(fù)合俘能器中不同俘能單元開(kāi)展了仿真分析,仿真分析了壓電懸臂梁在磁鐵作用力下的受力情況,電磁線圈中的磁通量變化以及摩擦層之間在不同分離距離時(shí)的摩擦俘能的電... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

俘能器樣機(jī)及安裝示意圖[23]

第1章緒論3并獲得最優(yōu)變形，從而增強(qiáng)了機(jī)械/電能轉(zhuǎn)換，在200r/min的旋轉(zhuǎn)速度下，輸出功率可達(dá)613μW[25]。2016年，項(xiàng)盛榮把PVDF嵌入到輪胎里，利用正壓電效應(yīng)將汽車(chē)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑢?shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得此俘能裝置能夠有效利用旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[26]。圖1.2旋轉(zhuǎn)壓電風(fēng)能俘能器樣機(jī)圖[25]基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用壓電懸臂梁進(jìn)行能量收集成為研究熱點(diǎn)。2013年，加拿大的KhameneifarF等人基于懸臂梁的振動(dòng)提出了一種用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的壓電俘能器，如圖1.3所示。在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，利用壓電懸臂梁末端的質(zhì)量塊的重力使壓電梁產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換。通過(guò)詳細(xì)闡述壓電俘能器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析，制作了壓電俘能器樣機(jī)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其輸出性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在旋轉(zhuǎn)速度為138rad/s的情況下，能夠?yàn)樘囟ǖ臒o(wú)線傳感器提供電能[27]。圖1.3壓電俘能器結(jié)構(gòu)模型與實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[27]

第1章緒論3并獲得最優(yōu)變形，從而增強(qiáng)了機(jī)械/電能轉(zhuǎn)換，在200r/min的旋轉(zhuǎn)速度下，輸出功率可達(dá)613μW[25]。2016年，項(xiàng)盛榮把PVDF嵌入到輪胎里，利用正壓電效應(yīng)將汽車(chē)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑢?shí)驗(yàn)驗(yàn)證可得此俘能裝置能夠有效利用旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[26]。圖1.2旋轉(zhuǎn)壓電風(fēng)能俘能器樣機(jī)圖[25]基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，利用壓電懸臂梁進(jìn)行能量收集成為研究熱點(diǎn)。2013年，加拿大的KhameneifarF等人基于懸臂梁的振動(dòng)提出了一種用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的壓電俘能器，如圖1.3所示。在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，利用壓電懸臂梁末端的質(zhì)量塊的重力使壓電梁產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換。通過(guò)詳細(xì)闡述壓電俘能器的結(jié)構(gòu)、工作原理以及發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析，制作了壓電俘能器樣機(jī)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其輸出性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在旋轉(zhuǎn)速度為138rad/s的情況下，能夠?yàn)樘囟ǖ臒o(wú)線傳感器提供電能[27]。圖1.3壓電俘能器結(jié)構(gòu)模型與實(shí)驗(yàn)裝置示意圖[27]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自調(diào)諧寬帶旋轉(zhuǎn)壓電能量收集器關(guān)鍵參數(shù)分析[J]. 芮小博,李一博,曾周末.  儀器儀表學(xué)報(bào). 2019(07)
[2]摩擦納米發(fā)電機(jī)在自驅(qū)動(dòng)微系統(tǒng)研究中的現(xiàn)狀與展望[J]. 張弛,付賢鵬,王中林.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2019(07)
[3]自供能傳感器能量采集技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]. 杜小振,張龍波,于紅,曾慶良.  微納電子技術(shù). 2018(04)
[4]基于Comsol的井下瞬變電磁傳感器建模與仿真[J]. 杜娜,楊玲,張雄,王宇,陳嬌.  電子測(cè)試. 2017(18)
[5]基于PVDF壓電膜的輪胎壓力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 項(xiàng)盛榮.  蘭州工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2016(05)

碩士論文
[1]基于摩擦納米發(fā)電機(jī)的汽車(chē)能量收集與自驅(qū)動(dòng)車(chē)載傳感器的研究[D]. 郭桐.鄭州大學(xué) 2018
[2]基于壓電式環(huán)境能量采集技術(shù)研究[D]. 徐國(guó)建.南京信息工程大學(xué) 2017
[3]電磁式振動(dòng)能量收集裝置研究[D]. 王滿州.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[4]寬帶旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)非線性壓電俘能理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 郭彬.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3424692