压电纤维复合材料悬臂梁发电性能分析.pdfVIP

46 传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 2010年 第29卷 第3期 压 电纤维复合材料悬臂梁发电性能分析 王红艳 ，谢 涛 ，王志彬 ‘ (1．哈尔滨工业大学 机电工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001： 2．齐齐哈尔大学 计算机与控制工程学院。黑龙江 齐齐哈尔 161006) 摘 要：研究了压电纤维复合材料悬臂梁俘能器的电学特性，使用有限元法分析了叉指型电极结构尺寸、 压电纤维和基板材料厚度对输出电压的影响，并将同等尺寸的以。和如模式压电纤维材料悬臂梁俘能器 发电能力进行对比分析。结果表明：又指电极结构尺寸对工作于 模式的压电纤维材料悬臂梁俘能器输 出电压影响较大。 模式俘能器具有能产生高电压、低电流值的特点，当压电纤维和基板材料的最佳厚 度比为0．75时，俘能器产生电荷量最大。而以模式俘能器具有能产生低电压、高电流值的特点，当压电 纤维和基板材料的最佳厚度比为0．6时，俘能器的输出电压最大。相对于以。模式压电纤维材料，工作于 d3。模式压电纤维材料更适合作为发电材料使用。 关键词：压电纤维复合材料；交叉指电极；悬臂梁；俘能器 中图分类号：TN384；TP211 文献标识码：A 文章编号：1000-9787(2010)03-0046-04 1E…lectri●ca_loertnOrm ance anallysi●s0nIDl●eZ0el■eCtJrl●C n埘lDer compositescantilever WANGHong—yanl1．XIETao ．WANG Zhi．bin (1．SchoolofMechanicalandEJcetricalEngineering。HarbinInstituteof Technology，Harbin150001，China； 2．CollegeofComputerandControlEngineering，QiqiharUniversity，Qiqihar161006，China) Abstract：Theelectricalcharacteristicssimulationofpiezoelectricfibercompositescantileverenergyharvesteris studied．Theeffectofinterdigitalelectrodedimensionandthethicknessratioofpiezoelectricfiberstothemetal plateonoutputvoltageisanalyzedbyFiniteElementAnalysis(FEA)Method．Theelectricitygeneratingpowerof thesamedimensionpiezoelectricfibercantileverenerygharvester(以3and如1mode)isanalyzed．Theresultshows thattheoutputvoltageofthe如 modeisaffectedgreatlywhentheinterdigitalelectrodedimensionischanged．The modeenergyharvestergeneratedhigheroutputvoltagebutloweroutputcurrentthan thed3lmodeeneryg harvester．Whenthethicknessratioof如3modeis0．75，theharvestergeneratesthelargestquantityofcharge． Whenthethicknessratioofd31modeis0．6，theoutputvoltage