针对可穿戴设备电源的供电及续航问题,采用了筒壳结构的压电能量收集器.探究了可穿戴筒壳结构压电能量收集器俘能的本质,并提出结构优化设计方案.首先指出筒壳结构的承载能力和初始能量与厚度成正比,且随着跨度的增大而减小;其次通过有限元仿真研究了基底和聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜尺寸与应力、应变的关系,指出PVDF的尺寸应尽可能与应力、应变较大的区域相符合,没必要完全覆盖基底,并给出优化模型;最后通过实验验证了厚度、跨度和曲率半径优化尺寸的合理性,综合考虑了人体穿戴的舒适度.优化设计方案中,筒壳结构的厚为125～150μm,跨度为19～22.2 mm,曲率半径为10～15 mm,输出电压可达13～18 V.
可穿戴 筒壳结构 压电能量收集 聚偏二氟乙烯(PVDF) 优化