圆弧螺旋型压电振动能量收集系统的设计
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TH89 TN62 TP212. 1

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国家青年自然科学基金(61904085)、江苏省研究生科研与实践创新计划项目(SJCX22_0260)资助


Design of arc spiral piezoelectric vibration energy harvester
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    摘要:

    为了实现低频、多方向能量收集和高输出性能,提出了一种圆弧螺旋结构的压电能量收集系统。 该圆弧螺旋压电能量 收集系统不仅可以降低谐振频率,减少系统体积,而且圆弧型悬臂梁具有不对称性,因此可以进行多方向收集。 理论分析不同 弧度下能量收集系统的应力分布、谐振频率以及输出性能。 加工制备了 2π、3π 和 4π 圆弧螺旋压电振动能量收集系统并进行 了性能测试对比。 研究结果表明,4π 圆弧螺旋压电能量收集系统具有更好的输出性能,谐振频率为 47 Hz,输出电压达到 23 V, 输出功率达到 353 μW。 该圆弧螺旋压电振动能量收集系统可应用于人体健康检测、环境控制系统、嵌入式系统、军事安全等应 用领域。

    Abstract:

    To achieve low-frequency, multi-directional energy harvesting and high output performance, a piezoelectric energy harvesting system with arc helix structure is proposed in this article. The arc helical piezoelectric energy harvester cannot only reduce the resonance frequency and the volume of the system, but also the arc type cantilever beam has asymmetry. Therefore, the multi-directional collection can be performed. The stress distribution, the resonant frequency and the output performance of the energy harvesting system with different radians are analyzed theoretically. The 2π, 3π, and 4π arc spiral piezoelectric vibration energy harvesting system are fabricated, and their performance are measured and compared. Results show that the 4π arc spiral piezoelectric energy harvesting system has better output performance. The resonant frequency is 47 Hz, the output voltage is 23 V, and the output power is 353 μW. The arc spiral piezoelectric vibration energy harvesting system can be applied to human health detection, environmental control systems, embedded systems, military security and other application fields.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

邓丽城,唐姝婷,王德波.圆弧螺旋型压电振动能量收集系统的设计[J].仪器仪表学报,2022,43(10):50-57

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  • 在线发布日期: 2023-02-06
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