电磁式低频振动能量收集装置的设计与研究

《电磁式低频振动能量收集装置的设计与研究》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、浙江工业大学硕士学位论文电磁式低频振动能量收集装置的设计与研究作者姓名：林晨宽指导教师：张端副教授浙江工业大学信息工程学院2013年3月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterDesignandresearchofelectromagneticlow·frequencyvibrationenergyharvestingdevicesCandidate：Chen．kuanLinAdvisor：A．Prof．DuanZhangCollegeofI

2、nformationEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMar2013㈣2㈣5㈣4iiim¨■■I¨¨jj¨■■_帅4㈣ZⅢY浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：林展略吼邵年厂

3、月叩日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密囱。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：泳灸魃日期：妒辟r月叼日刷磴轹球婿醐功阵朋z7日浙江工业大学硕士学位论文电磁式低频振动能量收集装置的设计与研究摘要自然界中振动无处不在，但是其振动产生

4、的能量往往消耗于减震器等设备，或者被直接被忽略。如果把它们收集起来并转换为电能，替代化学电池为无线传感器网络节点或者物联网节点等低功耗设备供电，不仅能延长上述节点的使用寿命，而且能减少化学电池带来的环境污染。因此振动能量收集装置成为国内外广泛关注的研究热点之一。本文针对低频振动条件，设计并提出了两种新型的振动能量收集装置，该装置形成闭合磁路，大幅度提高了能量获取能力；同时利用多齿结构，提高装置中线圈磁场变化的频率，使其适应于低频振动环境。本文的主要工作内容及成果如下：1．查找大量文献，对振动能量收集装置的研究现状和发展趋势进行了详细分析和归纳总结

5、，查找了现有大多数装置发电效率偏低的原因。依据新的工作原理，在振动能量收集装置中引进闭合磁路和多齿结构，设计了两种高效的、可工作在低频振动的环境下的振动能量收集装置。2．结合本文提出的两种装置的结构，详细分析了它们的工作原理，并就装置所涉及的基本理论作了充分阐述。3．利用Maxwell有限元分析软件对装置进行的仿真和优化。在Maxwell静态仿真中，通过对比不同衔铁高度、不同空气隙宽度、不同软磁材料在磁导率时的静态仿真结果，优化了装置的结构和尺寸；在Maxwell瞬态仿真中，模拟了装置在1000匝线圈时的空载感应电动势，并在此基础上计算了装置在不

6、同的线圈匝数时线圈的感应电动势以及负载能达到的最大有效功率。确定当振动频率为1Hz时，线圈空载感应电动势可达0．3～6．5V，负载能达到最大的有效功率为6．12～7．59mW，足够某些低功耗设备使用。4．设计了装置的整流滤波电路，并分析它的工作原理。通过Multisim仿真软件模拟了不同的电感和滤波电容值时电路的输出电压，并介绍了滤波电容的选择依据。关键词：振动能量收集，电磁式，低频，数值分析，无线传感网络浙江工业大学硕士学位论文DESIGNANDIⅧSEARCHOFELECTROMAGNETICLOW-FREQUENCYVIBRATIoNENE

7、RGYHARVESTINGDEⅥCESABSTRACTVibrationiseverywhereinnature．However，energygeneratedinvibrationisalwayswipedoffbydampersorsimplyignored．Iftheenergyisharvestedandconvertedtoelectricitytosupplysomelow—powerdevices，suchaswirelesssensornetworknodesorEPCsystemnetworknodes，whichwerepow

8、eredbychemicalbatteries，itcannotonlyextendtheservicelivesofabove．men