微型抗磁懸浮振動能量采集器基礎研究.pdf

1、微機電系統(tǒng)及器件在醫(yī)療工程、生物工程、信息通信等方面得到了應用。然而，當這些設備應用在比較惡劣的環(huán)境或植入到被測物體內(nèi)部，傳統(tǒng)的電源由于能量存儲有限需要經(jīng)常更換，不能滿足自治系統(tǒng)的持續(xù)供電需求。供電設備阻礙它們進一步發(fā)展應用，因此，能量采集技術(shù)得到越來越多學者的關(guān)注。
　　本文在調(diào)研了電磁式振動能量采集器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎上，提出了基于抗磁懸浮的振動能量采集器。首先根據(jù)電磁感應定律和抗磁懸浮原理提出兩種抗磁懸浮振動能量采集器的結(jié)

2、構(gòu)方案，對比兩種方案不同，選擇了其中一種合理的結(jié)構(gòu)方案，該結(jié)構(gòu)方案由提升永磁體、懸浮永磁體、感應線圈和熱解石墨組成。
　　其次，利用AnsoftMaxwell對抗磁懸浮振動能量采集器進行分析過程中，提出一種消除誤差的方法，并驗證了此方法在計算抗磁力和磁力的正確性。根據(jù)有限元分析的結(jié)果，選擇合理的懸浮永磁體、提升永磁體和上、下熱解石墨的尺寸;對懸浮永磁體受到的重力、磁力和抗磁力的分析，計算出懸浮永磁體的最大懸浮空間;依據(jù)懸浮永磁體受

3、到偏心恢復力的研究，得出該系統(tǒng)安裝使用時的最大傾斜范圍。
　　然后，對懸浮永磁體受到的恢復力進行研究，把抗磁懸浮振動能量采集器的拾振系統(tǒng)等效為近似的線性系統(tǒng)，利用線性系統(tǒng)中的強迫振動的理論分析出該能量采集器的振動特性。對拾振系統(tǒng)的非線性進行了探討，得出與拾振系統(tǒng)等效為線性系統(tǒng)時共振情況的不同。
　　最后，依據(jù)懸浮永磁體周圍的磁場和線圈電阻的分析，優(yōu)化了感應線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)。利用有限元軟件AnsoftMaxwell建立懸浮永磁體