压电泵的现状与发展

压电泵作为一种新型压电驱动器,有着广阔的发展前景.本文综合国内外现有研究情况,分析了现有各类压电泵的结构、原理、性能、特点及应用情况,提出了压电泵目前存在的问题,并预测了未来几年的发展前景.     

压电陶瓷能量转换系统

为实现利用压电材料收集人体能量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池或自动为电池充电的目的,设计了一个能量转换系统,该系统由压电发电装置和存储与控制电路组成。通过试验的方法研究了压电振子在结构参数、支撑方式等多种因素影响下的发电特性,根据试验取得的优化参数和工作方案设计了压电发电装置,并尝试利用其为无线遥控器供电。经过试验测试,压电发电装置在外接100 kΩ负载时最大输出功率为58.2 mW,连接存储与控制电路时可满足无线遥控器(以开关无线遥控器为例)的使用要求,信号传输距离达到10 m以上。     

基于挤压-剪切模式的高转矩磁流变离合器设计与实验

本文设计了一种基于挤压-剪切混合模式磁流变离合器,建立了用于测试其传动性能的实验装置。首先,介绍了磁流变离合器的工作原理;接着,利用ANSYS有限元仿真分析软件分析了磁路的磁感应强度分布特性;最后,搭建了磁流变离合器的传动性能实验测试装置,测试了磁流变离合器的静态传动性能和动态响应特性。实验结果表明:转速对磁流变离合器的转矩影响不明显,而电流和挤压应力对磁流变离合器转矩的影响比较大,转矩随电流及挤压应力的增加而增加;在1.0A的电流和40r/min的转速下,挤压应力为150kPa时,挤剪式磁流变离合器的转矩可达到146Nm,比剪切模式下的磁流变离合器转矩提高了约6.6倍;响应时间常数先随电流(电流小于0.6A)的增加而减小,而后受电流影响不明显;响应时间随挤压应力和转速的增加而下降;总体接合响应时间在77ms以内。所研制的基于挤压-剪切混合模式的磁流变离合器传动性能良好,控制灵敏。     

五腔串联压电泵的设计制作与试验

为提高压电泵的输出能力,提出一种多腔串联压电泵,并从理论和试验两方面进行了研究.理论分析表明,在其他条件确定时,多腔串联压电泵的输出压力与泵腔数量n成正比,输出流量与姨%n成正比.设计制作了金属阀五腔串联压电泵,并以水为工作介质测试了工作腔数量不同时的输出特性.结果表明,压电泵工作腔数量不同时,存在不同的最佳工作频率使其输出压力或流量最大,且压力最佳频率及流量最佳频率均随工作泵腔数量的增加而增加,但增加幅度不同;在最佳频率时,五腔串联泵输出压力及流量均与工作腔数量成正比.在电压为150 V、工作频率为最佳频率时,5腔工作时的最大压力和流量分别为100 kPa和246.54 mL/min,分别为单腔工作时的6.7倍和4.2倍.     

基于非对称夹持的压电旋转驱动器设计

设计了一种新型非对称夹持压电旋转驱动器。通过对称性电信号激励粘贴在基板上的压电晶片,使基板自由端带动质量块非对称地往复摆动,进而产生非对称的惯性驱动力,实现压电旋转驱动器的定向运动。研制了非对称压电惯性旋转驱动器样机,搭建了驱动器的测试系统,对驱动器步长、摩擦力矩、载荷特性等进行了测试。结果表明,驱动器在电压为15V、频率为10Hz、夹持差为3mm时,步长分辨率为1.82μrad,摩擦力矩为2.475N·mm条件下的最大输出载荷为0.122N。     

汽车转动系加装电控型超越离合器的试验与分析

汽车传动系加装电控超越离合器可实现自动滑行能够有效地节能,经过各种大量的路面试验运行,表明该装置具有很高的实用价值,应用前景广阔。     

直激式压电风力发电机的结构及其特性

随着无线传感网络技术的日趋成熟及其在环境监测等领域应用的普及,为其供电的微小型流体发电机研究受到国内外学者的广泛关注,其中利用压电进行风能回收已成为一个研究热点。首先,介绍了现有压电风力发电机的优势、特点及适用场合;其次,重点对直激式压电风力发电技术的发展概况与研究进展进行了分析与总结,归纳了直激式压电风力发电机的主要结构、基本原理、特性及应用情况;最后指出目前直激式压电风力发电机以梁式结构为主,振动方式以颤振和弛振为主,且缺乏统一的数学模型,以及现有的发电机存在结构可靠性低、稳定性较差等问题。以宽频带、高可靠性和集群布置为进一步发展趋势,以期推动直激式压电风力发电机的进一步发展与应用。     

微型压电泵中腔高对气泡滞留的影响规律

气泡滞留会严重地损害微型压电泵的输出性能,因此减少气泡滞留将有效地提高压电泵系统的稳定性和可靠性。泵腔作为气泡滞留的主要区域,同时是决定输出性能的重要元素,所以改变腔高将对气泡滞留产生重要的影响。本文从气泡压力降和输出压力两个方面建立数学模型,以此分析腔高对气泡滞留的影响规律,最后通过气泡滞留实验进行验证。实验结果表明,腔高为0.15mm时,压电泵具有优良的输出性能和排气泡能力,在进入120个0.02mL气泡后,压电泵仍具有稳定的输出压力(8.1kPa)和输出流量(4.2mL/min);腔高为0.05mm和0.20mm时,压电泵在进入一个气泡后即丧失了工作能力,排气泡能力差,而腔高为0mm和0.10mm时,压电泵分别进入47和70个气泡后丧失了工作能力。实验表明选取合理的腔高可以有效地减少气泡的滞留。     

压电陶瓷能量转换系统

为实现利用压电材料收集人体能量,将其转化成电能在某些特殊应用领域替代电池或自动为电池充电的目的,设计了一个能量转换系统,该系统由压电发电装置和存储与控制电路组成。通过试验的方法研究了压电振子在结构参数、支撑方式等多种因素影响下的发电特性,根据试验取得的优化参数和工作方案设计了压电发电装置,并尝试利用其为无线遥控器供电。经过试验测试,压电发电装置在外接100kΩ负载时最大输出功率为58．2mW,连接存储与控制电路时可满足无线遥控器（以开关无线遥控器为例）的使用要求,信号传输距离达到10m以上。     

基于圆弧限位的压电发电装置

提出一种基于圆弧限位压电发电装置来提高发电能力及可靠性。介绍了该装置的结构及工作原理,建立了其机电能量转换模型。通过模拟仿真分析获得了压电振子厚度比（基板与总厚度比）对最小限位圆弧半径及能量、及压电振子厚度和限位圆弧半径对电压及能量的影响规律。结果表明,最小限位圆弧半径随厚度比的增加而线性减小,且存在共同的最佳厚度比（0.35）使不同厚度压电振子的输出电压和能量最大;在最佳厚度比时,输出电压和能量随压电振子厚度增加或限位圆弧半径降低而增加。制作了一组限位圆弧半径不等的发电装置,并进行了相关试验测试。结果表明,压电振子的最大输出电压（变形量）仅与限位圆弧半径有关,故采用最小限位圆弧半径可同时获得最大的发电能力和较高的可靠性。