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《基于d15模式的l型壓電俘能器結構與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、基于dl5模式的L型壓電俘能器結構與性能研宄劉月董維杰白鳳仙大連理工大學電子信息與電氣工程學部遼寧省微納米技術及系統(tǒng)重點實驗室摘要：剪切模式壓電俘能器利用較高的壓電系數dl5，理論上能夠收集到更多的能量。該文設計了一種基于dl5模式的L型基座壓電俘能器，通過有限元仿真分析與直立型結構進行了對比。結果表明，L型結構不發(fā)生諧振吋的俘能性能與直立型結構基本相同，在很寬頻帶內均有穩(wěn)定的能景輸出；而在一階模態(tài)頻率，L型結構的輸出功率有大幅增加。該文制作了L型基座d15模式PZT-51壓電俘能器，實測表明，壓電俘能器的諧振頻率為86Hz,當加速度為2.5
2、g(g=9.8m/s2)時，在匹配負載203kQ上輸出功率為31.25pW,對應單位重力加速度下的功率密度為84uW?cm'關鍵詞：壓電俘能器;dl5模式;PZT-51;L型基座;有限元;作者簡介：劉月(1993-),女，內蒙古赤峰人，碩士生，主耍從事壓電俘能器研究。E-mail:422309594@qq.com。作者簡介：董維杰(1968-),女，教授，博士，主要從事壓電傳感器與執(zhí)行器的研究。E-raai1:dongwj@dlut.edu.cn。收稿日期：2017-02-22基金：遼寧省科學技術計劃資助項目(2014020009)Study
3、onStructureandPerformanceofdl5Mode-basedL~TypePiezoelectricEnergyHarvesterFacultyofElectronicInformationandElectricalEngineering，DalianUniversityofTechnology;Abstract：Theshear-modepiezoelectricenergyharvester(PRH)offerspotentiallyimprovedenergyharvestingduetohigherd15piezoe
4、lectriccoefficientthanothermodes.AnL-typebasePEIIbasedond15-modewasdesignedinthispaper.ThecomparisonbetweentheL-typestructureandtheuprightstructurearecarriedoutthroughthefinite-elementsimulationanalysis.ItisshownthattheperformanceofL-typePEHarebasicallythesameasuprightPRHwh
5、entheresonancedoesnotoccur,andthereisastableenergyoutputoveraverywideband;whiletheoutputpowerofL-typePEIIhasincreasedsubstantiallyatthefirstordermodalfrequency.AnL-typebasePZT-51PEHprototypebasedond51modeisfabricated.ThemeasuredresultsshowthattheresonantfrequencyofPEHis86Hz
6、,theoutputpoweris31.25UWwiththeaccelerationof2.5g(g=9.8m/s2)atthematching??參賺3loadof203kQ,andthecorrespondingpowerdensityis84uW?cm-attheunitgravityacceleration.Keyword：piezoelectricenergyharvester;dl5mode;PZT-51;L-typebase;finite-element;Received：2017-02-220引言為了改良傳統(tǒng)的化學電池供能系
7、統(tǒng)，收集環(huán)境中機械能量轉化成電能的自供能設備一直是研究熱點，壓電俘能器就是收集環(huán)境中振動能量的一種主要方式。壓電俘能器主要有3種工作模式:d15剪切模式、d33縱向模式與d31橫向模式。3種模式下壓電片極化方向不同，dl5模式沿長度方向極化，而d33與d31模式均沿厚度方向極化。典型的壓電陶瓷材料的壓電常數均有d15〉d33>d31的關系m,壓電俘能器的輸出功率與壓電常數的平方成正比;與d33、d:n模式相比，d15模式可以簡單、有效地提高輸出功率M，故采用d15耦合模式的壓電俘能成為重要研究方向。RenBo等U1利用一種d15=4600pC
8、/N的PMN-PT單品體設計了棊座直接豎直固定在激振臺上的壓電俘能器，利用中心質量塊對兩側的PMN-PT單晶片施加剪切力，在激勵加速度為12.16g(g=9.8m/
