AlN压电振动能量收集器的结构优化设计与实验

周雅慧; 温志渝; 贺显明; 路庄; 陈永军

doi:10.13873/j.1000-9787(2018)07-0018-04

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AlN压电振动能量收集器的结构优化设计与实验

研究与探讨 | 更新时间：2025-09-11

- AlN压电振动能量收集器的结构优化设计与实验
- Structure optimization design and experiment of AlN piezoelectric vibration energy harvester
- 传感器与微系统 2018年第7期页码：18-21
- 作者机构：
  
  1. 重庆大学微系统研究中心
  2. 重庆大学新型微纳器件与系统技术国防重点学科实验室
  3. 重庆大学光电工程学院
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(61604023);国家高技术研究发展计划(“863”计划)资助项目(2015AA042603)
- DOI：10.13873/j.1000-9787(2018)07-0018-04
  中图分类号： TN929.5;TP212.9
- 纸质出版：2018
- 稿件说明：
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周雅慧, 温志渝, 贺显明, 等. AlN压电振动能量收集器的结构优化设计与实验[J]. 传感器与微系统, 2018,(7):18-21.

ZHOU Ya-hui, WEN Zhi-yu, HE Xian-ming, et al. Structure optimization design and experiment of AlN piezoelectric vibration energy harvester[J]. 2018, (7): 18-21.
周雅慧, 温志渝, 贺显明, 等. AlN压电振动能量收集器的结构优化设计与实验[J]. 传感器与微系统, 2018,(7):18-21. DOI： 10.13873/j.1000-9787(2018)07-0018-04.

ZHOU Ya-hui, WEN Zhi-yu, HE Xian-ming, et al. Structure optimization design and experiment of AlN piezoelectric vibration energy harvester[J]. 2018, (7): 18-21. DOI： 10.13873/j.1000-9787(2018)07-0018-04.

摘要

在整体尺寸不变的基础上

结合集总参数模型

利用ANSYS有限元软件对氮化铝(Al N)压电振动能量收集器的结构参数进行优化设计

得到压电悬臂梁单元的优化尺寸为5 mm×12 mm×0.05 mm。设计了工艺流程

加工了原理样机。经测试:在1 gn加速度

204.6 Hz谐振频率激励下

样机在最优化负载80 kΩ下的输出电压为2.3 V

输出功率为66.125μW

满足部分低功耗传感节点的供能要求。

Abstract

On the basis of remaining overall size unchanged

combining with lumped parameter model

ANSYS finite element software is used for optimization desian of structural pararneter

the optimal size of piezoelectric cantilever beam element is 5 mm × 12 mm × 0. 05 mm. Technological process is designed and the principle prototype is fabricated successfully according to the optimal size. Test result shows that with an optimized load of80 kΩ

the prototype possesses maximum output power of 66. 125 μW and output voltage of 2. 3 V at 1 gn acceleration

excited by resonant frequency of 204. 6 Hz

which meets requirement of energy supply of partial low power consumption sensing nodes.

关键词

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