无线传感器技术迅速发展,使得各类传感器网络广泛应用于日常生活中。这类微型设备的功耗很低,但要求体积小、集成度高、且无需更换的电源。传统化学电池供电无法满足设备的供能需求。采集广泛存在于环境的振动能量,并转换为电能输出,从而为微型器件提供持续的能量是一种有效的解决方式。而且振动能量采集技术与微型器件结合起来,能实现设备的自供能。根据不同的能量转换形式,振动能量采集技术主要有:电磁式、压电式、静电式以及超磁致伸缩式。其中,基于超磁致伸缩材料的振动能量采集器具有快速响应、高可靠性等特点。本文主要以超磁致伸缩式振动能量采集器为研究对象,加入电磁式结构,开发一种高性能的磁致伸缩-电磁复合式振动能量采集器,并针对复合式振动能量采集器的设计,展开了相应的研究:首先,简述了振动能量采集器国内外的研究现状,综合对比各类型的振动能量采集器,强调复合式振动能量采集器在器件尺寸、能量转换效率等方面占据优势,引出设计一种磁致伸缩-电磁复合式振动能量采集器的研究目的。其次,提出复合式振动能量采集器的整体结构,并介绍采集器的工作原理与装置特色。振动能量采集器的超磁致伸缩材料在磁化过程中,涉及到磁畴偏转、自由能的变化,整个过程影响振动能量的采集。借助了基于磁畴角度偏转的数学模型,分析材料的磁化特性。同时,采用直角坐标变换的方法,求解自由能极值,建立材料受载荷(应力、偏置磁场)作用的磁化方程。最后,结合法拉第电磁感应定律,建立复合式振动能量采集的数学模型。再者,提出本文复合式振动能量采集器的设计原则,详细介绍能量采集器各部件的结构设计,计算装置在振动过程中的磁场变化,完成对超磁致伸缩材料、永磁体、气隙、感应线圈等其它部件的优化设计。最后,试制磁致伸缩-电磁复合式振动能量采集器样机,搭建测试平台,展开实验测试。结果表明:该复合式振动能量能输出4.12V级别的电压;实验值与计算值有较好的吻合。接着,分别对超磁致伸缩式、电磁式、复合式振动能量采集器(磁路未闭合状态下)进行实验研究,结果表明:复合式振动能量采集器相比单一超磁致伸缩式、电磁式振动能量采集器,能输出更大电能,体现在输出电压高、发电时长久。采用全桥整流电路测试能量采集器在随机振动下的输出性能,得出应力影响采集器的电能输出;另外,当电容存储较高能量时,容易发生快速放电的现象,可通过增大电容容量等措施解决。此外,振动能量采集器的理论分析、结构设计与实验研究能为其它振动能量采集器的设计提供一定的参考基础。