变厚度悬臂梁式压电俘能器的特性研究

摘要

为提高梁式压电俘能器的发电性能，对变厚度悬臂梁式压电俘能器进行俘能特性研究。在有限元仿真中，引入局部坐标系，保证厚度变化时压电层极化方向改变。通过仿真，对比了相同长度下倒锥形、锥形和等截面梁式压电俘能器的发电性能。同时研究了宽度比和厚度比对该俘能器结构发电性能的影响。结果表明，相较于等截面和锥形梁式压电俘能器，倒锥形梁式压电俘能器具有更好的发电性能。在自由端尺寸一定的情况下，固定端宽度和厚度越小，压电俘能器一阶固有频率越低，发电量越大。其中，厚度变化对悬臂梁式压电俘能器的一阶固有频率和发电电压的影响更大。该结果将有助于梁式压电俘能器的结构设计研究，以满足微功率电子产品及微小型远程传感/埋植监测系统的自供电需求。

关键词

压电俘能器 / 变厚度悬臂梁 / 倒锥形 / 极化方向 / 发电性能