当前,微电子系统得到了长足发展和广泛应用,其大多数都是采用电池或太阳能供电,环境和日照时间及地域受限的问题随之而来,如何为此类系统提供清洁、可靠的能源成为一个急需解决的问题。自然环境中广泛分布着各种形式的振动能,并且几乎不受时间和地域的限制,振动发电装置可将环境中的振动能转换成电能,具有重要的应用价值。本文的研究对象为直动式电磁振动发电装置。本文对直动式永磁振动发电机进行了系统建模,其中包括了物理模型和电路模型;以电磁感应定律为基础,对振动发电机的空载电动势进行了计算;选定了NdFeB作为永磁体材料,并对电磁场的有限元计算理论进行了说明,引入了一种特殊的永磁体阵列,Halbach阵列;对正常工作状态下振子受到的电磁力和机电转换效率进行了分析计算。以此为基础,设计了两种振动发电机,E型磁轭结构和新型Halbach阵列振动发电机。利用有限元仿真软件ANSOFT对两种振动发电机进行了计算分析。分别研究了振动源的振幅和频率对E型磁轭振动发电机开路输出电压的影响,结果表明:振源振幅对输出电压的影响更加明显,并且振幅和开路电压有效值之间大致呈抛物线关系;对Halbach阵列在振动发电机的应用问题进行了分析,通过和径向充磁结构振动发电机的对比,找出了一般型Halbach阵列的不足,提出了改进方案,并对其进行了结构优化,结果证明在频率为10Hz、振幅为3mm的正弦振源激励下,新型Halbach阵列振动发电机的输出电压相比径向充磁结构提升了37.86%,开路电压有效值达到了7.2691V,发电机的体积仅为120mm?100mm?80mm。最后,完成了E型磁轭振动发电机的样机制作,对其空载时的输出特性进行了实验研究。实验结果表明,其开路电压有效值与振幅之间大致呈抛物线关系,和振源频率之间大致呈线性关系,与有限元软件的计算结果吻合。