低频振动能量收集装置的设计和数值模拟.pdf

《低频振动能量收集装置的设计和数值模拟.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第25卷第9期传感技术V01．25No．92012年9月CHINESEJOURNALOFSENSORSSep．2012DesignandNumericalSimulationsofLow-FrequencyVibrationEnergyHarvestingDeviceZHANGDuan，LINChenkuan，HEXiongxiong(SchoolofInformationEngineering，ZhefiangUniversityofTechnology，Hangzhou310023，China)Abstract

2、：Anewvibrationenergyharvestingdevicewhichisadeptatworkingundertheconditionoflow—frequencyvibrationisdesignedinthispaper．Thisdeviceisconstructedincludingseveralclosedmagneticcircuitswhichsig—nificantlyimprovetheabilityofenergyharvesting．Meanwhile，therackstructu

3、resinthedeviceleadtothechangefrequencyofthecoilmagneticfieldincreasing，SOthatthedevicecanadapttoworkwithlowfrequencyvibration．Af-terillustratedthestructureandprincipleofthedevice，aseriesofnumericalsimulationsusingAnsoflMaxwellisin-troduced．Whilethestaticsimula

4、tionsexposetherelationshipbetweentherelativepermeabilityofferromagneticma—terialandthemaximumcoilmagneticfluxdensityaswellastherelationshipbetweenthewidthofairgapandthemaximumcoilmagneticfluxdensity；thedynamicsimulationsshowtheinducedvoltageandenergydissipatio

5、nofthedevice．Basedonthedataofthesimulations，themaximumaveragepowerwhenthefrequencyofvibrationis1Hziscalculated，anditismuchbetterthanthatofthesimilardevicereposedinotherpapers．Itdemonstratesthatthenewlow—frequencyvibrationenergyharvestingdeviceisabletopowerforw

6、irelesssensornetworknodes．Keywords：energyharvesting；low—frequency；numericalsimulation；electromagneticEEACC：7230doi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．09．018低频振动能量收集装置的设计和数值模拟：l=张端，林晨宽，何熊熊(浙江工业大学信息工程学院，杭州310023)摘要：针对低频振动条件，设计了一种高效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

7、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。论文在介绍了装置的结构和工作原理后，借助AnsoftMaxwell软件进行了数值仿真。利用静态仿真对比了不同相对磁导率的导磁材料以及不同气隙宽度对线圈最大磁感应强度的影响；利用动态仿真给出感应电压和能量损耗。根据仿真数据计算了该振动能量收集装置在1Hz低频振动下所能达到的最大平均功率，该功率远高于已见报道的同类装置的功率值，表明该装置能为无线传感器网络节点供电。关键词：能量收集；低频；数值模拟；电磁式中图分类号：TN712文献标识码：A文章编号：10

8、04-1699(2012)09-1268-06近年来，人们对新型环保供电方式的兴趣不断设备如微型传感器网络节点或物联网节点供电，增加，能量采集技术是替代传统供电方式的最有前既减少电池造成的环境污染又突破了电池寿命对上途的方法之一l1J，受到很多学者关注J，例如，可述节点造成的使用寿命限制，因此振动能量收集成以收集环境中的磁能供无线传感网络节点使用J。为国内外