基于壓電材料的風能轉換裝置理論研究與創(chuàng)新設計.pdf

1、近年來,隨著通信技術的發(fā)展,人類對電力需求日趨增強,同時增強了環(huán)保意識,對排放標準要求越來越嚴格,因此,電力能源及其環(huán)境問題受到學界廣泛關注。由于電網供電不方便,在森林、道路、山川等邊遠地區(qū)的通訊技術應用場合主要使用電池為通信設備提供電源,但電池供電往往只能解決臨時需要,不能作為長期供電電源,且電池中含有的有害物質會污染環(huán)境,由此,利用壓電材料的正壓電效應設置一種壓電裝置可以解決那些不能提供電源、電池不易更換地區(qū)的通訊問題。其原理為：壓

2、電材料在外力作用下振動可以產生電能,所以利用環(huán)境中的風能給壓電材料提供振源使其振動產生電荷是可行的。與此同時,把風能轉換為電能具有節(jié)能環(huán)保的作用,還為野外邊遠地區(qū)的小型或微型無線測量儀器提供一種替代常規(guī)電池的毫瓦級微型電源,是一種理想的可再生能源電池。據(jù)此,本文根據(jù)壓電發(fā)電技術提出一種新型的基于壓電效應的風能轉換裝置,并對其工作原理和特性作以理論闡釋。本論文主要研究內容如下：(1)壓電振子的理論分析：以材料力學、振動力學及壓電學為基礎,

3、根據(jù)壓電發(fā)電和風力發(fā)電的基本知識,計算出風能轉換裝置的核心部分——壓電裝置內部的懸臂梁式壓電振子振動特性和電壓特性(2)新型風能轉換裝置的結構設計：用solidworks軟件設計了兩種基于壓電材料的新型風能轉換裝置。(3)風能轉換裝置的工作原理：方案一是：風輪捕獲到風能后,通過旋轉軸傳遞給壓電裝置,與壓電裝置一起旋轉。壓電裝置內部的鋼球撞擊懸臂梁自由端,使壓電晶片與懸臂梁一起橫向振動產生電荷,從而把風能轉化成電能.方案二：利用圓柱凸輪原