低频大功率弯曲振动压电变压器若干关键理论问题研究

圆盘弯曲振动压电变压器于2010年在国际上首次出现。其特点是工作频率低。但是最初的器件非常薄，无法承载大功率。为了实现大功率特性，需要增加器件的厚度，由此得到了低频大功率弯曲振动压电变压器。但是由于厚度的增加，器件的原有特性发生了变化，但我们对此缺乏了解。因此本项目进行了以下几个方面的研究：系统地研究了低频大功率弯曲振动压电变压器各参量对压电变压器工作性能影响，提出了一套圆盘弯曲振动压电变压器设计及参量优化方法；研究了构成低频大功率弯曲振动压电变压器的中厚压电圆盘振子的等效电路模型，得到其输入阻抗、变压比和能量传输效率的理论计算公式。依照理论分析的结果，我们可以精确预测出许多压电变压器的工作特性，能够为低频大功率弯曲振动压电变压器的设计和参数优化工作提供重要的理论支持；在对低频大功率弯曲振动压电变压器的中厚压电圆盘振子系统研究的基础上，研究了矩形中厚板压电振子的工作特性，提出并获得了流体驱动的压电发电机及发电系统的国家发明专利。总之，本项目研究建立了低频大功率弯曲振动压电变压器的理论模型，得到了完整的建模方法；建立了弯曲振动压电变压器的设计及优化理论与方法；在高层次国际期刊及会议上发表了相关论文，其中三篇论文为IEEE Trans. On UFFC；获得了性能指标符合要求的器件。除此之外，我们还获得国家发明专利一项。