壓電電磁復(fù)合俘能及寬頻發(fā)電技術(shù)研究.pdf

1、嵌入微機(jī)電系統(tǒng)的便攜式微電子產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用到日常生活和軍事領(lǐng)域，其供能問題一直以來都是急需解決關(guān)鍵問題之一。傳統(tǒng)的供能方式主要依托化學(xué)電池來完成，而化學(xué)電池本身存在著體積偏大、使用壽命有限需定期更換和對(duì)環(huán)境造成污染等缺點(diǎn)而越來越不能滿足要求，因此人們開始將研究對(duì)象投入到無源供能裝置上來。近年來國內(nèi)外學(xué)者開始利用功能材料的壓電效應(yīng)和法拉第電磁感應(yīng)定律來發(fā)電，該原理構(gòu)成的壓電電磁復(fù)合俘能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)供能、對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染

2、、輸出能量高而被廣泛的研究，同時(shí)該裝置也有只在諧振頻率產(chǎn)能高的缺點(diǎn)，因此還可采用寬頻裝置提升能量輸出。
　　本文研究壓電電磁復(fù)合俘能及寬頻發(fā)電裝置，首先基于懸臂梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)壓電電磁復(fù)合俘能發(fā)電裝置;其次對(duì)壓電發(fā)電和電磁發(fā)電進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)出壓電發(fā)電和電磁發(fā)電的電壓公式、輸出功率計(jì)算公式，運(yùn)用MATLAB軟件建立數(shù)學(xué)模型通過數(shù)值分析得出壓電材料、磁鐵基本尺寸與輸出電能的關(guān)系，進(jìn)而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)裝置尺寸，使其輸出更大電能，對(duì)優(yōu)化后的

3、裝置通過數(shù)值分析得出在諧振頻率為53Hz時(shí)可以輸出1.2mw能量;然后依據(jù)理論分析搭建實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行電源輸出特性實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)驗(yàn)儀器測(cè)得獨(dú)立壓電裝置諧振頻率38Hz處可輸出6.9V電壓、最優(yōu)阻抗200KΩ、最大輸出功率1.06mw;獨(dú)立電磁發(fā)電諧振頻率46Hz、外接負(fù)載200Ω處可輸出0.6mw功率;復(fù)合俘能發(fā)電諧振頻率36Hz處輸出1.1mw功率，理論與實(shí)驗(yàn)較接近，相比微機(jī)電系統(tǒng)微瓦級(jí)功能需求，該俘能裝置可以達(dá)到要求。
　　本文對(duì)