基于分塊壓電懸臂梁的壓電地板單元研制.pdf

1、壓電式地板能量收集系統(tǒng)是不影響人自由活動情況下把人群移動時產生的踩踏動能轉換成電能，具有不受電磁干擾、不產生噪音、無傳動裝置等優(yōu)點。目前壓電地板輸出的功率小，沒有能夠把人踩踏所產生的動能充分轉化成電能。因此，本文提出了將周邊固支的壓電結構分塊成若干個懸臂梁來提高踩踏位移量和功率的方法。
　　通過ANSYS有限元分析軟件對各種不同的壓電地板單元結構的輸出功率進行有限元比較分析，首先比較整體式壓電結構和分塊式壓電懸臂梁結構的輸出功率，

2、包括同體積下的圓盤和四個并聯(lián)扇形壓電結構、方形壓電結構和四個直角三角形壓電懸臂梁結構，進一步對同樣厚度和同樣踩踏位移變量情況下比較頂角為60度、90度、120度的三角形和圓形壓電結構輸出功率來選取最優(yōu)的結構。最終仿真結構表明頂角為60度三角形壓電懸臂梁在相同壓電片和基板厚度下輸出功率最大，頂角為60度、90度、120度的三角形壓電懸臂梁在相同位移時輸出功率相差不大。
　　本文測試了壓電片和基板厚度相同的整體長方形壓電結構和兩個長方

3、形分塊式壓電懸臂梁結構在相同激振條件下的輸出功率，測試結果表明兩個長方形分塊式壓電懸臂梁結構的輸出功率是整體長方形壓電結構的8倍。進一步測試壓電片和基板厚度相同的頂角為60度、90度、120度三角形壓電懸臂梁結構在相同激振條件下的輸出功率。測試結構表明60度的三角形壓電懸臂梁輸出功率最大。因此選用60度三角形懸臂梁來制作六邊形壓電地板單元，包括壓電片、固定壓板、壓板和蓋板等組成。用手按壓測試后得到輸出功率為到1.29mW，點亮兩個LED