低频响应压电—电磁复合式能量采集器设计制造研究
无线传感网络、埋植监测系统、便携式电子设备及恶劣环境工作微器件的能量供给问题日益凸显,传统的供电电池存在体积大、寿命短、环境适应性差、储能有限、需要经常更换、且更换过程复杂或者有线供电等缺点,已无法满足该类系统的自供电需求。提出一种将振动机械能高效转换为电能的压电-电磁复合式振动能量采集器,对自供电技术的发展具有重要的科学意义。
设计PZT基四螺旋梁、溅射Au线圈的质量块、Nd2Fe14B磁体为器件基础结构,当环境激励器件振动时,质量块带动四根螺旋状悬臂梁运动,其上制备的PZT压电薄膜层发生形变,压电层上下表面产生电势差,经上下电极引出收集压电电能;同时质量块带动Au线圈运动,切割Nd2Fe14B磁体的磁感线,通过线圈的磁通量发生变化,产生感应电动势,经线圈两端电极引出收集电磁电能。压电模块结构的设计可以有效降低器件谐振频率,模态分析其固有频率为163.6 Hz,适应于低频振动环境;加之磁感应线圈及Nd2Fe14B磁体的集成设计,为实现低频率响应、高电能输出复合式能量采集器件的研究提供了新思路。
通过对压电、电磁发电机理的理论分析研究,选 ...