【摘 要】
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振动能量因为其在自然环境中的分布广泛,易于收集等优势而受到学者们的广泛关注。近年来,针对振动能的能量收集技术正成为一个研究热点。本文针对环境中的低频振动条件,设计并制作了一种新型的低频振动能量收集装置。该装置利用一块长条形的磁芯束缚了磁感应线,形成闭合磁路,降低了漏磁率,同时设计使用“类马蹄形永磁体”,使得磁芯内的磁通量发生反转,提高磁电转换效率。本文的主要工作内容及成果如下:查阅相关振动能量收集
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振动能量因为其在自然环境中的分布广泛,易于收集等优势而受到学者们的广泛关注。近年来,针对振动能的能量收集技术正成为一个研究热点。本文针对环境中的低频振动条件,设计并制作了一种新型的低频振动能量收集装置。该装置利用一块长条形的磁芯束缚了磁感应线,形成闭合磁路,降低了漏磁率,同时设计使用“类马蹄形永磁体”,使得磁芯内的磁通量发生反转,提高磁电转换效率。本文的主要工作内容及成果如下:查阅相关振动能量收集装置的文献,对现有的一些能量收集装置的优缺点进行总结归纳,分析其大多数电磁式能量收集装置发电量效率偏低的原因。设计了长条形磁芯束缚磁感应线,形成闭合磁路的能量收集装置;并根据永磁体磁场计算模型,对装置的输出感应电动势进行数理分析,建立相应的数学计算模型。利用Ansys Maxwell软件对装置进行有限元分析。通过静态仿真得到装置各项静态参数对于磁芯内磁感应强度的影响;通过瞬态仿真得到了装置感应线圈匝数对负载最大有效功率的影响情况,同时基于静态仿真得到的各项参数最优值,在线圈最大匝数为2980匝的情况下,仿真得到装置输出的最大平均感应电动势约为2.61V;最后,模拟了仿真模型的气隙间距与实际实验条件一致皆为1.3mm时,在1Hz～10Hz的低频振动下的各组空载感应电动势。对设计的装置进行实际加工,利用振动台对其实际性能进行测试。通过对比仿真实验以及振动测试的相关实验数据,实际测得的实验数据相对于仿真数据误差基本小于8%,考虑到装置的尺寸误差等因素,证明实验数据基本可靠。
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