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通过模拟优化用于汽车轮胎内部的压电能量收集器

Alexander Frey and Ingo Kuehne
Siemens Corporate Technology, Munich, Germany

西门子是一家电子电气工程技术公司,主要业务集中在工业、能源和医疗领域。Siemens Corporate Technology 的研究人员正在试验一种能量收集的 MEMS(微机电系统)发生器。在与 Continental AG 的合作中,他们设计了一种用作轮胎压力监测系统(TPMS)的 MEMS 器件。轮胎运动会通过压电材料将机械能传送到悬臂梁(它可以将机械能转换为电能)。

无需电池,将 TPMS 放置在轮胎内而不是放在轮辋上,这样它能测量的便不仅仅是压力。然而,对 TPMS 定位意味着将必须承受较大离心加速度,而且其持续时间将与轮胎一样长,还要尽可能轻便以避免轮胎失衡。

使用 COMSOL Multiphysics 软件后,西门子能够模拟原型的性能。对不同的参数值进行研究,并优化设计。他们模拟了悬臂梁在其周围环境中的流固耦合,因为这样能确定其偏转的阻尼与周围压力和梁的厚度之间的函数关系。

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