悬臂梁微型压电自发电系统研制

文/孙亚飞 杨延鹏

（1.深圳信息职业技术学院 智能制造与装备学院 广东省深圳市 518172）

（2.武汉大学 物理科学与技术学院 人工微结构教育部重点实验室 湖北省武汉市 430072）

能源短缺问题是21世纪人类面临的重要难题之一，寻找各种新型清洁能源成为了当务之急。

利用压电材料的正压电效应可将机械能转换为电能，通过对所产生的电能进行转换和收集，可为各种低功耗电子系统提供电源。

本课题利用压电材料设计并制作一套悬臂梁式机械能到电能的转换结构，并按此转换装置的输出电能特性设计和开发一套电能转换和收集电路，最后对所开发的悬臂梁压电自发电系统的发电性能进行测试和分析，为后续工程应用提供理论和实验基础。

1 悬臂梁压电发电装置设计开发

压电材料具有良好的机电转换性能，外界振动可使压电材料发生形变从而产生电能，压电材料已成为将各类环境中的机械振动能量转换为电能的重要元件。但压电材料本身脆性很大，能够承受的机械应力和产生的弯曲位移有限，通常需要粘贴在其他弹性材料上以避免承受外界所施加的直接应力。

为了对利用压电材料的d31压电效应进行发电的理论和实验进行分析和研究，课题组设计并制作了一套环氧板悬臂梁微型压电发电系统，将压电片粘贴在环氧板悬臂梁上，利用压电片将悬臂梁摆动时的机械振动能量转换为电能，实现机械能到电能的转换。……