悬臂式Fe-Ga合金振动收集器的预磁化条件研究

发布时间：2022-09-30 10:11

　　随着电子技术以及无线电通讯的快速发展,分布式传感器、微型处理器、智能芯片等这些低功耗的微型器件有了比较好的发展前景,但是电能供给问题是制约低功耗设备的应用及后续发展的问题之一。目前微型器件常采用传统电池来进行供电,传统化学电池对环境造成了一定的污染且储能有限。由于环境振动在自然界中广泛存在且环境振动能量转换效率最高,因此,收集环境中的振动并转换为电能显得尤为重要。本文以超磁致伸缩材料为核心元件,设计制造了一种振动能量收集装置,并对该装置在不同的永磁铁布置方式、规格尺寸、NS极朝向等不同的预磁化优化条件下进行了深入研究,发现预磁化优化对能量收集具有重要的影响,最后分析在最佳预磁化优化条件下该振动能量收集装置的输出特性。本文首先介绍了振动能量收集器的国内外研究现状,比较了磁致伸缩振动能量收集器相对于其它振动能量收集器的优点,Fe-Ga合金具有机械强度高,适用于复杂机械机构等优点,最后采用薄片状Fe-Ga合金作为振动收集装置的能量转换核心元件。基于磁致伸缩材料的本构关系,从微观的角度研究Fe-Ga合金的性能特性,并对磁致伸缩式振动能量收集装置的机电转换原理进行了研究。此外,对预磁化磁场提供方... 

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 振动发电技术研究的背景及意义
    1.2 振动能量采集器的国内外研究现状
        1.2.1 静电式振动能量采集器的研究现状
        1.2.2 压电式振动能量采集器的研究现状
        1.2.3 电磁式振动能量采集器的研究现状
        1.2.4 磁致伸缩式振动能量采集器的研究现状
    1.3 论文研究内容
第2章 悬臂式磁致伸缩振动能量收集器的工作原理
    2.1 引言
    2.2 磁致伸缩材料及其磁致伸缩逆效应
        2.2.1 磁致伸缩逆效应
        2.2.2 磁致伸缩材料的选择
    2.3 磁致伸缩材料的本构关系
    2.4 磁致伸缩式收集装置的机电转换原理
    2.5 本章小结
第3章 悬臂式磁致伸缩振动收集器的结构及理论模型
    3.1 引言
    3.2 预磁化磁场的设计
    3.3 悬臂梁固定方式
    3.4 样机结构
    3.5 悬臂式磁致伸缩振动能量收集技术的理论建模
    3.6 本章小结
第4章 振动能量收集器的预磁化方法及数值分析
    4.1 引言
    4.2 预磁化场的提供方式
    4.3 振动能量收集器的有限元分析的求解步骤
    4.4 多种预磁化方式产生的预磁化场的计算分析
    4.5 本章小结
第5章 磁致伸缩振动能量收集器的预磁化实验
    5.1 实验原理及平台
    5.2 永磁铁对样机感应电压测量结果的影响分析
    5.3 预磁化场对振动收集能力作用的初步测试
    5.4 预磁化方法的综合实验与分析
    5.5 具有最佳预磁化方式下的收集装置的开路输出特性
    5.6 优化样机为纯电阻负载供电的工作特性
    5.7 样机为电子元器件供电的实际应用
    5.8 本章小结
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]一类电磁式薄膜振动能量采集器动力学建模与非线性分析[J]. 王志霞,王炜,张琪昌.  振动与冲击. 2019(15)
[2]静态偏置磁场强度对铁磁材料电磁超声换能机制的影响[J]. 刘素贞,武云海,张闯,金亮,杨庆新.  电工技术学报. 2018(09)
[3]超磁致伸缩泵驱动磁路建模及数值分析[J]. 陈龙,朱玉川,杨旭磊,徐鸿翔.  中国机械工程. 2014(06)
[4]Fe-Ga合金磁致伸缩材料的研究进展[J]. 李勇胜,张世荣,杨红川,李扩社,徐静,于敦波.  稀有金属. 2006(05)

博士论文
[1]超磁致伸缩材料的本构理论研究[D]. 孙乐.兰州大学 2007

硕士论文
[1]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



本文编号：3683362