具有均匀表面应变的四点弯曲压电能量采集器：面向更优能量转换性能与材料利用
动力系统
2023-01-04 v1 应用物理
摘要
提高压电能量采集器的能量转换效率具有重要意义，其中一种方法是通过确保均匀的应变状态来更均匀地利用工作材料。为获得更优性能，本文提出一种四点弯曲压电能量采集器，并进行了广泛研究与建模以识别有影响的参数。给出了机电解析模型并经实验数据验证。频域方法提取了一般时变力与冲击的解。针对电压生成、机械应变与优值，将四点弯曲与标准悬臂式采集器进行比较。对该创新方法的应变云图进行分析与解释，并研究了最优电阻负载下的发电情况。引入并研究无量纲参数以寻找四点弯曲采集器的最优工作条件。最后，结合采集器的长期疲劳寿命，讨论了四点弯曲性能与最佳优值。结果表明，在最佳四点弯曲能量转换条件下，能量转换系数高于典型悬臂式能量采集器三倍以上。结果还表明，标准悬臂式采集器中所经历的轴向应变高于四点弯曲采集器三倍以上，意味着后者器件可能具有有利的疲劳性能。总体而言，所提出的压电采集器具有改善的能量转换效率，并承受减小且均匀的表面应变，使其适用于高效能量采集系统。
引用
@article{arxiv.2209.00252,
title = {Four-point bending piezoelectric energy harvester with uniform surface strain toward better energy conversion performance and material usage},
author = {Majid Khazaee and John E. Huber and Lasse Rosendahl and Alireza Rezania},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.00252},
year = {2023}
}