电磁式振动能量采集器研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文电磁式振动能量采集器研究硕士研究生：范朝阳指导教师：刘学广教授学科、专业：轮机工程论文主审人：朱明刚副教授哈尔滨工程大学2018年1月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文电磁式振动能量采集器研究硕士研究生：范朝阳指导教师：刘学广教授学位级别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationf

2、ortheDegreeofM.Eng.ResearchonElectromagneticVibrationEnergyHarvesterCandidate:FanChaoyangSupervisor:Prof.LiuXueguangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MarineEngineeringDateofSubmission:Jan.2018DateofOralExamination:Mar.2018University:

3、HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规

4、定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者

5、(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日电磁式振动能量采集器研究摘要随着电子技术的迅速发展，电子产品正朝着小型化、便携化、无线化以及长续航能力的方向不断迈进，功率消耗也在逐年降低，各种分布式的无线传感网络也逐步得到应用。为了有效地为设备提供电能，延长使用寿命，降低维护成本，能量采集技术应运而生。本文通过研究国内外能量采集技术的相关文献，在前人基础上设计了一种基于径向磁场的电磁式振动能量采集器。文中通过研究磁性材料磁化现象的等效磁荷理论，建立了振动能量采集器的归一化动力学模型，分析了系统阻尼对动子的稳

6、态振动响应和相对运动响应的影响；根据系统机电能量转换的基本原理，研究了考虑电磁阻尼耦合条件下的系统振动响应和输出响应。对振动能量采集器进行了结构设计，并简要介绍了电能采集电路的设计方案。还对采集器永磁振子的磁场分布进行了静态和动态的有限元仿真，对电能采集电路进行了仿真，验证了本文的径向磁场设计和电路设计的合理性。对振动能量采集器样机进行了试验，测得系统总刚度为28.41N/mm，并确定系统理论固有频率为32.52Hz；利用霍尔传感器测定了永磁动子的径向磁场分布，确定了感应线圈工作范围内的平均径向磁感应

7、强度；对采集器在不同负载阻值条件下的振动响应和输出特性进行了试验分析，发现当振源激励保持一定时，随着负载阻值的增大，动子响应幅值增大，输出电压也有增大趋势，但输出功率和总效率存在上限，试验中在负载为99.7Ω时获得最大输出功率74.37mW，在负载为47.2Ω时获得最大输出总效率28.3%。关键词：能量采集；机械振动；径向磁场；动生电动势；电磁阻尼；电动振动系统哈尔滨工程大学硕士学位论文电磁式振动能量采集器研究AbstractWiththerapiddevelopmentofelectronictec

8、hnology,electronicproductsaremovingtowardtheminiaturization,portability,wirelessandlong-lastingcapability,powerconsumptionisalsodecreasing,Wirelesssensornetworksareapplied.Inordertoprovideenergyefficiently,extendtheirservicelife,