压电无线能量传输系统中输出端结构优化设计

摘要

压电材料具有可以将电能与声波振动的机械能之间相互转换的能力.压电换能器元件通常制作成简单的形状,最常见的是圆片状,压电换能器工作时的振动方式由其尺寸、晶轴的相对关系以及外加电场方向决定,通过利用压电方程、本构关系以及几何变形关系等,可以得到其运动方程,并推导出换能器的表面位移特性.目前传统的压电接收换能器却很少能够考虑到对于负载端电压驱动能力的调控.这里,提出了一种可以大幅提高系统输出电压的压电接收换能器,该换能器的设计基于多同心圆环电极,形成多接收端结构,彼此之间串联连接,实现了对输出电压的可调可控.文中也对该结构下的挠度微分方程的求解、电学模型的建立以及输出电压和功率的推导进行了阐述.