Design， modeling and experimental research on force amplification type three-degree-of-freedom piezoelectric energy harvester
摘要
لتحسين كفاءة تحويل الطاقة لمحرك البيزو الذي يحرر نوع واحد من الجهد الكهربائي وتوسيع اتجاه العمل بواسطة عملية نقل الحركة ، تم تصميم محرك بيزو جديد لثلاثة درجات حرية بناءً على مبدأ تحويل الطاقة لمحرك البيزو ، ومبدأ محرك جاذبية ميكانيكي لمحرك بيزو لدرجات حرية متعددة ، ومبدأ بنية تكبير القوى الضوئية. يتكون محرك البيزو من محركين بيزو بنمط شعاعي يقعان عموديين على بعضهما البعض ومحرك جاذبية بنمط الشد والضغط بناءً على مبدأ تكبير القوى. باستخدام نموذج MATLAB/Simulink لتحليل المحاكاة ، تم الحصول على تأثير معلمات التحفيز على استجابة النظام الديناميكية. وبناء على ذلك ، تم تصنيع النموذج التجريبي للمحرك وتم التحقق من أداء المحرك المصمم في الاتجاهات الثلاثة XYZ قادرة على إخراج الطاقة الكهربائية بفعالية وتأثير المعلمات الهندسية (فجوة الشعاع ، كتلة الكتلة ، صلابة الربيع) على أداء المحرك. أظهرت التجارب أن الاتجاهات X و Y يمكن أن تكون الطاقة المقدرة 2.924 ملي واط عند المقاومة 15 كيلو أوم ، ويمكن أن تشع 22 مصباح LED ، واتجاه Z يمكن أن تكون الطاقة المقدرة 4.871 ملي واط عند المقاومة 40 كيلو أوم ، ويمكن أن تشع 33 مصباح LED. أظهرت النتائج أن المحرك يمكن أن يكون إخراج الطاقة الكهربائية بشكل مستقر في الاتجاهات المختلفة ، مما يجعله قابلاً لدعم الطاقة لمجموعة من أجهزة استشعار الاتصالات اللاسلكية ذات الطاقة المنخفضة. تقدم النتائج دليلاً نظريًا قاطعًا لتصميم مولد طاقة بيزو ذو درجات حرية متعددة جديدة.
关键词
three degrees of freedom;vibration energy collection;force amplification structure;positive piezoelectric effect;tension-compression mode