路用叠堆式压电单元设计及性能分析

• 作者: 李琛琛 赵鸿铎 马鲁宽 曾孟源 刘鹏飞
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 路面 能量采集 叠堆式压电单元 压电性能
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 页码范围: 2170-2178
• 页数: 9页
• 分类号: U41
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.07.005

摘要

为提升路用压电单元的俘能效率和工作性能,设计并制作5种路用叠堆式压电单元结构.采用室内试验分析结构参数、负载阻抗和荷载特征对单元压电性能的影响,探究单元结构在极限受压和重复荷载作用下压电性能衰减的规律.研究结果表明:并联式结构能够有效降低单元开路电压,提供稳定的输出电压;开路电压与压电圆片厚度正相关但与堆叠片数无关;相同外径下圆片式单元的开路电压比圆环式高33.5％,具备更好的电学性能;输出功率随负载电阻增大呈先增大后减小的单峰特征,并且在915 kΩ阻值下产生11.0 mW的最大输出功率,表现出最佳的机电转换性能;开路电压随着荷载幅值增加近似线性增加,但随荷载频率增大小幅度减小;开路电压在3.0 kN与5 Hz荷载工况下达到240 V.压电性能衰减测试证明,所制备的压电单元结构满足高应力、多轴载作用的路用要求.