本文提出了一种基于方形螺旋梁LRPnC的小型低频PVEH器件的设计方案。本设计充分利用了方螺旋螺旋LRPnC优异的非周期适应性、低频共振特性和结构特点,结合了PZT材料的特性。以晶格常数为30 mm的晶胞为工作体,成功地实现了优异的低频振动能量收集和输出性能。有限元分析结果表明,所设计的装置在0 ~ 200 Hz的频率范围内具有多个工作频率。其中,在185.4 Hz频率下,PZT片S4可实现12.82 V的峰值输出电压和243.9 μW的峰值输出功率,单体电池可实现52.14 μW/cm2的总最大功率密度。实验结果表明,从PZT片S4中获得的峰值电压为10.12 V,峰值功率为265.50 μW,单元电池的总最大功率密度达到33.81 μW/cm2。
本文设计的装置不仅在结构小型化方面取得了突破,而且具有良好的能量收集和输出性能。在能量密度方面,与Park等人[22]设计的装置相比,本装置有近14倍和20倍的改进。Yang等[23]。分别。
此外,该装置还具有加工方便、材料简单易得、成本低等优点。它不仅适用于微型传感器的能量供应,而且在许多工程领域具有应用潜力。
然而,这种设计仍然存在一些局限性,例如能量收集频率的窄带宽以及需要优化外部电路以充分利用从四个PZT片收集的功率。这些问题可能会影响实际应用,因此需要进一步解决。
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