磁致伸缩振动发电机结构设计与实验研究

发布时间：2021-10-01 06:32

　　近些年,随着无线网络节点技术的快速发展,解决其因电池技术发展滞后而带来的自供能问题也越来越多的得到科研人员重视。研究基于磁致伸缩材料的振动发电技术对这个问题的解决具有重要意义。本文首先回顾了磁致伸缩材料的研究现状与发展历程,简要分析了本构关系模型,着重介绍了具有三维特性的Armstrong模型,以及基于此模型研究了Galfenol的力磁耦合特性曲线,为本课题的研究打下了基础。然后,依次根据磁致伸缩振动发电机理论基础,对发电机数学模型进行动力学分析并确立了以悬臂梁结构作为振动发电机设计的基础。利用有限元方法对三种不同结构发电机磁路模型进行了仿真实验,将三种结构仿真结果进行对比,确定了退磁效应对磁化曲线的影响和不同结构下的退磁因子,并将机械结构,电磁模块结合并整合材料本构模型,建立完整的数学模型。最后,在理论基础上,利用实验室设备对Galfenol合金静态磁特性曲线进行测试并与理论数据进行对比分析;设计并制作了固定夹具、偏置线圈、传感线圈等部件,完成了实验测试平台的组装搭建。最终对振动发电装置在固有频率222Hz、加速度为1g条件下的仿真实验数据和实际电压信号进行测试,并其结果进行对比分析... 

【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

电池技术与其他技术发展的对比

磁致伸缩振动发电机结构设计与实验研究装置的供能问题仍然是个有待解决的热门研究课题。现阶段使采用传统蓄电池供电的供电方式，而蓄电池存在寿命短，需要这些无线装置的供能问题，有效方法即利用振动发电技术对环并对能量进行转化储存为无线传感装置供能。[5]换言之，几乎术都面临着自供能这一难题，开发振动发电技术为即使在现阶化石能源，但为无线网络节点提供能量，以及替代蓄电池还是络节点的最大特点之一就是低功耗，有的甚至在 mW 或者 μW景都十分广阔[6]。如图 1.2 所示，在环境保护领域中，动物栖光照、湿度等）的监测与记录，植入监测器于动物身体内监测络节点技术的应用；对桥梁或大型建筑物的监测也需要使用无成与控制领域中，物联网信号发生器的使用，车辆的传感器，分都有无线网络节点的身影，在未来无线网络节点甚至被设体的监测体系。无线网络节点的市场价值也在飞速增长，据估市场价值能达到 40 亿美元。

河北工业大学硕士学位论文振动充电式手电筒等等，但是这些产品采用的工艺与技术动发电技术的发展进行探讨。就目前来看，振动发电主要环境当中的振动能量转化为电能，二是将电能储存起来并动能量转化技术，即振动发电技术目前主要有四种方式，、磁致伸缩式。动发电技术[1, 7-10]主要原理是静电感应原理。如图 1.3 所示可变电容的一个基板在位置上产生平移，由于静电感应，载上通过电流，从而实现从振动能量到电能的转换。

【参考文献】：
期刊论文
[1]微型电磁式振动能量采集器的结构设计与仿真研究[J]. 赵志刚,丁旭升,刘福贵,杨茁萌.  电工技术学报. 2012(08)
[2]超声液体环境下压电式振动能量采集的研究[J]. 郑慈航,唐刚,刘景全,尹桂林,余震,何丹农.  传感器与微系统. 2011(03)

博士论文
[1]超磁致伸缩材料力磁耦合特性实验研究[D]. 赵沛.兰州大学 2012
[2]超磁致伸缩材料多场耦合的非线性时变本构理论及其若干应用[D]. 王天忠.兰州大学 2012
[3]超磁致伸缩式与永磁式振动发电的理论与实验研究[D]. 王志华.河北工业大学 2010
[4]基于MEMS技术的微型电磁式振动能量采集器的研究[D]. 王佩红.上海交通大学 2010
[5]铁磁材料非线性磁弹性耦合理论及其在超磁致伸缩智能材料中的应用[D]. 周浩淼.兰州大学 2007



本文编号：3417335