薄片状铁镓合金磁致伸缩振动发电系统设计与特性研究

发布时间：2021-02-16 05:40

　　随着低功耗超大规模集成电路设计和CMOS制造的发展,使得无线传感器节点的功率消耗从mW级降到了?W级。传统的电池供电方式不能满足无线供电及长时间供电的需求,能量问题已经成为影响和制约无线传感器等小功率电子设备普及和发展的问题之一。环境中含有丰富的振动能量,如何对其利用成为世界各地学者研究的重点,超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料具有机械能和电磁能的双向换能效应,利用磁致伸缩逆效应特性与法拉第电磁感应特性相结合可实现机械能向电能的转化过程。本文以超磁致伸缩材料的逆效应特性为理论基础,通过对超磁致伸缩材料的研究发展状况和各种超磁致伸缩材料优缺点的对比分析,确立了采用Fe-Ga合金薄片作为超磁致伸缩振动发电装置的核心材料。采用COMSOL Multiphysics多物理场耦合方法确立了薄片的最佳固定方式,并且分析了不同激励方式的优缺点,对发电装置预磁化场和感应电流拾取线圈进行了参数设计,最终完成了对以薄片状Fe-Ga作为核心元件的磁致伸缩振动发电系统的结构设计,并研制出了振动发电装置样机。基于Jiles-Atherton磁化模型建立了强制激励、惯性激励、以及安装于轮胎内部时的振动发电的机电耦... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电磁式振动发电系统示意图

图 1.1 电磁式振动发电系统示意图 Fig. 1.1 Electromagnetic vibration power system d电系统是利用可变电容在受到外界力的作向电能的转化过程，此系统需要在可变种发电方式相比，其在低频段的输出功更小。

第 1 章 绪论压电式振动发电系统是在压电材料存在的正压电效应特性的基础上实现电能的转化。当压电材料受到外力发生变形时，其内部将出现电极化的料上表面和下表面上将产生等量异号的束缚电荷，输入力的大小将影响密度，停止施力后，迅速转变为无电状态，由此将机械振动能转换为电发电系统相比，该方式的机电转化效率更高，易微型化，无需额外电源的应用于微型电子信息技术等领域。但由于该材料较脆，其受力范围较、疲劳寿命短等问题，因此在使用时必须定期检查替换压电材料，阻碍劣环境中进一步应用，因此压电式能量收集技术在微型电子系统上的应更加深入的研究。

【参考文献】：
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本文编号：3036267