磁致伸缩振动能量采集器发电理论的研究

《磁致伸缩振动能量采集器发电理论的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广东工业大学硕士学位论文工学硕士磁致伸缩振动能量采集器发电理论的研究王亚文二○一八年六月二日分类号：TM619学校代号：11845UDC：密级：学号：2111504022广东工业大学硕士学位论文工学硕士磁致伸缩振动能量采集器发电理论的研究王亚文指导教师姓名、职称：谷爱昱副教授专业或领域名称：电机与电器学生所属学院：自动化学院论文答辩日期：二○一八年六月二日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceResearchonPowerGenerat

2、ionTheoryofMagnetostrictiveVibrationEnergyHarvesterCandidate:WangYawenSupervisor:AssociateProf.GuAiyuJune2018SchoolofAutomaticGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要随着科技的进步与发展，能源紧缺的问题，一直以来都是各界专家和学者密切关注的焦点。发掘新型能源并且将其应用在实际工程之中，早已成为国内外新能源以及相关领域的专家和学者们的研究重点。在众多能量存在形式中

3、，机械振动能是覆盖范围最广的能量形式之一，气候、时间和地域等外界条件均难以对它造成影响。因此，许多基于机械振动能的能量采集技术的也随之应运而生。本文以超磁致伸缩能量采集器作为研究对象，研究超磁致伸缩材料内部的机磁耦合关系，建立了适用于超磁致伸缩能量采集器的应用理论。首先，基于自由能极小原理以及磁畴偏转理论，采用坐标变换和图解法相结合的方式，分析超磁致伸缩材料在不同载荷作用下的磁畴偏转、跃迁特性，建立了简化的磁畴偏转数值法，直观地解释了磁致伸缩材料在不同载荷作用下的磁致伸缩效应。然后，在磁畴偏转数值法的基础上，提出基于压磁方程的磁致伸缩简化计算，分别计算应力单独变化和磁场强度单独变化对磁

4、感应强度增量的影响，并针对超磁致伸缩能量采集器进行实例分析。最后，设计构建一种棒状敲击式磁致伸缩能量采集器结构，并利用基于压磁方程的磁致伸缩简化计算对其进行振动发电的实际案例分析。通过对磁致伸缩能量采集器的有限元仿真，观察磁致伸缩能量采集器工作过程中的磁场变化和磁密分布情况，分析气隙变化对磁场产生的影响，选取合适的结构参数。搭建实验测试平台，测试并且评价超磁致伸缩材料能量采集器的磁化特性。将实验之后获得的实际结果与模型计算的预期结果进行对比，两者基本一致。磁畴角度偏转数值法以及基于压磁方程的磁致伸缩简化计算的正确性得以验证，超磁致伸缩能量采集器应用的可行性获得肯定。研究结果对超磁致伸缩

5、能量采集器的应用拓展具有很好的理论指导意义。关键词：振动能量，磁致伸缩，磁畴偏转，压磁效应I广东工业大学硕士学位论文AbstractWiththeadvancementanddevelopmentofscienceandtechnology,theproblemofenergyshortagehasalwaysbeenthefocusofcloseattentionofexpertsandscholarsfromallwalksoflife.Exploringnewenergysourcesandapplyingthemtopracticalprojectshaslongbeenthe

6、focusofresearchforexpertsandscholarsinnewenergyandrelatedfieldsathomeandabroad.Amongthemanyformsofenergyexistence,mechanicalvibrationenergyisoneofthemostextensiveformsofenergy,anditisdifficultforexternalconditionssuchasclimate,time,andareatoaffectit.Therefore,manyenergyharvestingtechnologiesbase

7、donmechanicalvibrationenergyalsocameintobeing.Thispapertakesthegiantmagnetostrictiveenergyharvesterastheresearchobject,studiesthemagneto-magneticcouplingrelationshipinsidethegiantmagnetostrictivematerial,andestablishestheapp