电磁发电微电源结构设计与输出电能动态仿真分析

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1、第26卷第8期传感技术学报V01．26No．820l3年8月CHINESEJOURNAL0FSENSORSANDACFUAFORSAug．2013TheStructureofElectromagneticMicrogeneratorDesignandDynamicSimulationoftheOutputPowerDUXiaozhenWANGGang，BIANFeng(CollegeMechatronicsEngineering，ShandongUniversityofScienceandTech

2、nology，QingdaoShandong266590，China)Abstract：Theoutputenergytheorymodeloftheelectromagneticmicrogeneratorwasfirststudied．Themostappropriateturnsnumbersandcrosssectionradiusoftheinductioncoilswereobtainedbythetheoryanalysis．Thenfiniteelementsimulationsw

3、erecarriedouttodetermineanoptimumstructurebytheSoftwareAnsoftMaxwel1．TheobviouschangelawofthemagneticinductionintensityBindifferentdirectionwasinduced，andatthesametimetheinducedelectromotiveforcewasgeneratedwiththerelativepositionchangingbetweenperman

4、entmagnetvibratorandinductioncoil．Basedt)nthemodelofallthesimulationresults，whentherelativedistanceisabout1．25mmbetweenpermanentmagnetvibratorandinductioncoil，themaximumoutputvoltageandoutputpowerofthemodelare2．65mVand0．6626W，respectively．Theprocessof

5、modelingandsimulationanalysisinthispaperwouldprovidefortheoverallstructuredesignandfabricationofelectr0magneticmicrogenerator．Keywords：electromagneticmicrogenerator；structureoptimization；dynamicsimulation；outputcharacteristicsEEACC：7230doi：10．3969／j．i

6、ssn．1004—1699．2013．08．011电磁发电微电源结构设计与输电能的动态仿真分析水杜小振，王刚，卞丰(山东科技大学机电工程学院，山东青岛266590)摘要：首先研究了微型电磁发电微电源输能量理论分析模型，通过理论分析得到感应线圈匝数及导线横截面半径的最优尺寸．．然后利用AnsoflMaxwell软件建立了微电源结构仿真模型，通过仿真分析计算得到不同方向上电磁感应强度B的变化规律以及永磁体振子与感应线圈在不同相对位置下所产生感应电动势的变化曲线。仿真分析结果同时表明：永磁体振子与感应线

7、圈相对距离为1．25ITlm时，线圈产生最大感应电动势2．65mV，最大输出功率为0．6626txW，本文的建模与仿真分析过程将为电磁发电微电源结构的整体结构设计和制作提供依据。关键词：电磁发电微电源；结构优化；动态仿真；输出特性中图分类号：TM38文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)08-1088-04微电源技术是MEMS技术研究的重要组成部振动型能量采集器研究。根据永磁体与线圈的相分，随着现代社会微电子技术的高速发展，MEMS技对位置不同，电磁发电微电源可分为永磁铁内置式和术

8、在便携式电子产品得到广泛应用，如何对这些便携外置式两种J。台湾国立中山大学LuwL等人对电子产品更好地供电已经成为微电源技术急需解决电磁发电微电源结构工作原理进行了理论计算，的问题。微型化学能电池是目前的主要解决方法之国内的河北T业大学赵志刚以及华北电力大学宋博等一人则对电磁发电微电源平面部分进行了仿真分析。，但因电池需要更换，而在某些应用方面是难以解决或者不可能实现的(例如在植入和分布式系本文首先给出一种电磁发电微电源结构，采用统)‘。振动能量在自然界中广泛存在，振动式微型理论分