基于悬臂梁结构的振动压电发电机仿真分析文献综述
2020-07-01 21:12:32
文 献 综 述 随着集成电路、MEMS和便携式电子设备的应用日益广泛,以化学电池为其主要供能方式存在诸多弊端,如体积大,质量大,供能寿命有限,需要定期更换,以及由此所带来的材料浪费和环境污染等问题,不容忽视。
尤其对于目前发展日益迅速的无线网络和嵌入式系统来说,电池供电的这种缺陷更为明显[1]。
因此,如何为这些低耗能的电子产品供能,已成为迫切需要解决的问题。
一种有效的方法是利用压电陶瓷材料实现对环境中振动能的采收,可为低功耗的网络传感器等微机电系统提供一种长久有效的能源。
压电发电具有结构简单、不发热、无电磁干扰、无污染和易于实现机构的微小化、集成化等诸多优点,且能满足此类低耗能产品的供能需求,有广阔的应用前景[2]。
然而,目前压电发电的输出功率依然很有限,严重地阻碍了这一技术的更广泛应用,如何有效地提高压电发电装置的发电能力是未来几年需要解决的关键问题。
以往的研究表明,压电体的发电能力主要取决于压电振子的结构参数、施加的外力(或加速度)、频率等[3]。
通常情况下,环境中的能量很有限, 且常见振源的频率远低于压电梁的固有频率,仅100Hz左右。
因此,必须提高有限体积压电发电装置的机电能量转换效率及发电能力,以适应微机电系统及便携电子产品对发电装置体积及功率需求。
本论文将通过理论建模及仿真分析,研究压电梁结构、压电片与基板厚度以及激励方式等对其发电能力的影响规律,以提高有限体积压电梁在具体工作环境中的发电能力[4]。