悬臂式Fe-Ga合金振动发电系统特性研究
发布时间：2021-05-01 02:31
随着日常生产生活中信息化、智能化水平的不断提高,电子技术与机电一体化产品的迅速发展与广泛应用,诸如分布式传感器、生物芯片和便携式无线通信系统等这些低功耗的电子设备已经在精密与超精密加工、MEMS（Micro Electromechanical System）制造和生物医疗等高技术领域扮演着重要的角色。然而电能供给已经成为限制诸如生物芯片等低功耗电子设备应用和后续发展的问题之一。如何在没有电池情况下为该类电子设备提供电能是提高其综合性能与品质亟待解决的问题。振动发电技术在过去几年中一直是人们日益关注的研究课题。并且它可能是解决低功耗电子设备（例如无线传感器）供电问题的新方法。基于不同的功能性材料已经研发了不同的机电振动能量发电系统（例如压电和磁致伸缩发电系统）。与压电材料和传统的Terfenal-D合金相比,Fe-Ga合金具有良好的力学性能、优越的稳定性、更高的能量转换效率以及更好的灵活性。本文以超磁致伸缩材料的逆效应特性为理论依据。使用Fe-Ga合金薄片作为机磁转换元件,采用Ansys有限元分析了预磁化场下Fe-Ga合金材料内部的磁场分布情况,确定了永磁体的放置方式;分析了基底结构层尺...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 振动发电技术的研究背景及意义
1.2 振动能量发电装置的研究现状
1.3 超磁致伸缩式振动能量发电技术
1.3.1 磁致伸缩振动发电技术原理
1.3.2 磁致伸缩式振动发电技术研究现状
1.4 论文主要研究内容
第2章 Fe-Ga合金材料特性及振动发电机理分析
2.1 Fe-Ga合金的性能概述
2.2 Fe-Ga合金材料特性
2.3 Fe-Ga合金振动发电机理
2.4 Fe-Ga合金的本构模型
2.5 本章小节
第3章 悬臂式Fe-Ga合金振动发电建模
3.1 引言
3.2 悬臂梁的机械动力学分析
3.3 Fe-Ga合金的机磁转换模型分析
3.4 Fe-Ga合金的磁电转换模型分析
3.5 本章小节
第4章 悬臂式Fe-Ga合金振动发电结构设计
4.1 预磁化场的优化设计
4.1.1 钕铁硼永磁体的磁特性
4.1.2 预磁化场下Fe-Ga合金的磁畴变化原理
4.1.3 预磁化场模型的Ansys有限元仿真
4.2 基底结构层的优化设计
4.3 拾取线圈的优化设计
4.4 发电机整体结构设计
4.5 本章小结
第5章 悬臂式Fe－Ga合金振动发电实验及分析
5.1 实验平台的搭建
5.1.1实验样机
5.1.2 实验平台的组成与搭建
5.2 Fe－Ga合金悬臂梁固有频率的测量
5.3 实验与仿真电压输出特性对比分析
5.4 开路状态下输入频率、加速度对产生电压的影响
5.4.1 输入频率对发电效果的影响
5.4.2 输入加速度对发电效果的影响
5.5 负载电阻下模型发电特性－
5.6 瞬态激励下模型发电特性
5.7 本章小节
第6章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等强度梁式压电振动能量收集器特性研究[J]. 刘延彬. 传感技术学报. 2018(07)
[2]汽车燃油喷射系统用磁致伸缩驱动构件的建模与特性研究[J]. 刘慧芳,赵俊杰,王文国,杨国哲,高子津. 传感技术学报. 2016(12)
[3]考虑动态损耗的超磁致伸缩换能器的多场耦合模型[J]. 黄文美,薛胤龙,王莉,翁玲,王博文. 电工技术学报. 2016(07)
[4]振动能量收集技术的研究现状与发展趋势[J]. 刘成龙,孟爱华,陈文艺,李厚福,宋红晓. 装备制造技术. 2013(12)
[5]影响超磁致伸缩执行器中逆效应性能的主要因素[J]. 唐志峰,吕福在,项占琴. 机械工程学报. 2007(12)
[6]功能铁磁材料的变形与断裂的研究进展[J]. 方岱宁,万永平,冯雪,裴永茂,梁伟,仲政,苏爱嘉,黄克智. 力学进展. 2006(04)
[7]超磁致伸缩材料控制模型的研究[J]. 贾振元,杨兴,郭东明. 压电与声光. 2001(02)
博士论文
[1]超磁致伸缩致动器的电—磁—热基础理论研究与应用[D]. 张成明.哈尔滨工业大学 2013
[2]超磁致伸缩换能器滞回非线性模型的研究[D]. 郑加驹.天津大学 2009
[3]新型Fe-Ga磁致伸缩合金物性研究[D]. 徐世峰.吉林大学 2008
硕士论文
[1]超磁致伸缩换能器正逆效应和自感知基础理论及仿真研究[D]. 刘合松.河北工业大学 2011
[2]添加第三组元（C、B、Al、Cu）对Fe-Ga合金相结构及磁致伸缩性能的影响[D]. 刘广柱.兰州理工大学 2010
[3]超磁致伸缩驱动器精密位移驱动控制研究[D]. 徐彭有.上海交通大学 2010
[4]磁弹受力理论三种模型的建立与描述的初步探讨[D]. 王皞.北京化工大学 2009
[5]微型振动式发电机的基础理论及关键技术研究[D]. 温中泉.重庆大学 2003
本文编号：3169966
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 振动发电技术的研究背景及意义
1.2 振动能量发电装置的研究现状
1.3 超磁致伸缩式振动能量发电技术
1.3.1 磁致伸缩振动发电技术原理
1.3.2 磁致伸缩式振动发电技术研究现状
1.4 论文主要研究内容
第2章 Fe-Ga合金材料特性及振动发电机理分析
2.1 Fe-Ga合金的性能概述
2.2 Fe-Ga合金材料特性
2.3 Fe-Ga合金振动发电机理
2.4 Fe-Ga合金的本构模型
2.5 本章小节
第3章 悬臂式Fe-Ga合金振动发电建模
3.1 引言
3.2 悬臂梁的机械动力学分析
3.3 Fe-Ga合金的机磁转换模型分析
3.4 Fe-Ga合金的磁电转换模型分析
3.5 本章小节
第4章 悬臂式Fe-Ga合金振动发电结构设计
4.1 预磁化场的优化设计
4.1.1 钕铁硼永磁体的磁特性
4.1.2 预磁化场下Fe-Ga合金的磁畴变化原理
4.1.3 预磁化场模型的Ansys有限元仿真
4.2 基底结构层的优化设计
4.3 拾取线圈的优化设计
4.4 发电机整体结构设计
4.5 本章小结
第5章 悬臂式Fe－Ga合金振动发电实验及分析
5.1 实验平台的搭建
5.1.1实验样机
5.1.2 实验平台的组成与搭建
5.2 Fe－Ga合金悬臂梁固有频率的测量
5.3 实验与仿真电压输出特性对比分析
5.4 开路状态下输入频率、加速度对产生电压的影响
5.4.1 输入频率对发电效果的影响
5.4.2 输入加速度对发电效果的影响
5.5 负载电阻下模型发电特性－
5.6 瞬态激励下模型发电特性
5.7 本章小节
第6章 结论与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
在学研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等强度梁式压电振动能量收集器特性研究[J]. 刘延彬. 传感技术学报. 2018(07)
[2]汽车燃油喷射系统用磁致伸缩驱动构件的建模与特性研究[J]. 刘慧芳,赵俊杰,王文国,杨国哲,高子津. 传感技术学报. 2016(12)
[3]考虑动态损耗的超磁致伸缩换能器的多场耦合模型[J]. 黄文美,薛胤龙,王莉,翁玲,王博文. 电工技术学报. 2016(07)
[4]振动能量收集技术的研究现状与发展趋势[J]. 刘成龙,孟爱华,陈文艺,李厚福,宋红晓. 装备制造技术. 2013(12)
[5]影响超磁致伸缩执行器中逆效应性能的主要因素[J]. 唐志峰,吕福在,项占琴. 机械工程学报. 2007(12)
[6]功能铁磁材料的变形与断裂的研究进展[J]. 方岱宁,万永平,冯雪,裴永茂,梁伟,仲政,苏爱嘉,黄克智. 力学进展. 2006(04)
[7]超磁致伸缩材料控制模型的研究[J]. 贾振元,杨兴,郭东明. 压电与声光. 2001(02)
博士论文
[1]超磁致伸缩致动器的电—磁—热基础理论研究与应用[D]. 张成明.哈尔滨工业大学 2013
[2]超磁致伸缩换能器滞回非线性模型的研究[D]. 郑加驹.天津大学 2009
[3]新型Fe-Ga磁致伸缩合金物性研究[D]. 徐世峰.吉林大学 2008
硕士论文
[1]超磁致伸缩换能器正逆效应和自感知基础理论及仿真研究[D]. 刘合松.河北工业大学 2011
[2]添加第三组元（C、B、Al、Cu）对Fe-Ga合金相结构及磁致伸缩性能的影响[D]. 刘广柱.兰州理工大学 2010
[3]超磁致伸缩驱动器精密位移驱动控制研究[D]. 徐彭有.上海交通大学 2010
[4]磁弹受力理论三种模型的建立与描述的初步探讨[D]. 王皞.北京化工大学 2009
[5]微型振动式发电机的基础理论及关键技术研究[D]. 温中泉.重庆大学 2003
本文编号：3169966
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