鐵磁振動(dòng)型微振發(fā)電器件研究.pdf

1、隨著時(shí)代的飛速發(fā)展，能源問(wèn)題日益凸顯，探索和獲取各種新型能源成為當(dāng)今世界發(fā)展的主流。微振發(fā)電技術(shù)是近年來(lái)世界各國(guó)研究的熱點(diǎn)，研制一種在實(shí)際中可長(zhǎng)期使用的、能將環(huán)境中的振動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的器件是該類(lèi)研究的主要問(wèn)題。
　　本論文主要研究了自由鐵磁振動(dòng)發(fā)電器件發(fā)電單元的工作狀態(tài)及線圈分布電容和阻抗對(duì)其工作狀態(tài)的影響。根據(jù)磁路定理，改變磁路的磁隙，會(huì)引起整個(gè)磁路有效磁導(dǎo)率的變化，這稱(chēng)為位移變磁導(dǎo)。自由鐵磁微振發(fā)電器件主要利用了位移變磁導(dǎo)效應(yīng)

2、引起的電磁感應(yīng)。收集該感應(yīng)電流，即可得到電能。
　　首先對(duì)發(fā)電模型輸出電壓進(jìn)行了理論分析。將器件振子的振動(dòng)近似看成受迫振動(dòng)，由受迫振動(dòng)方程及法拉第電磁感應(yīng)定律，得出電壓的理論表達(dá)式。用matlab進(jìn)行仿真，得出電壓隨線圈匝數(shù)及頻率的變化規(guī)律，其規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本符合。
　　感應(yīng)線圈的設(shè)計(jì)影響著電能收集的效率，因此對(duì)構(gòu)成器件的線圈部分進(jìn)行了詳細(xì)的研究。測(cè)量了空心螺旋線圈分布電容的頻率特性及其與線圈匝數(shù)和繞線方式的依賴(lài)關(guān)系，以及

3、螺旋線圈阻抗隨匝數(shù)的變化規(guī)律。觀察到當(dāng)線圈匝數(shù)大于10時(shí)，分布電容的數(shù)值與匝數(shù)和繞線方式幾近無(wú)關(guān)。通過(guò)測(cè)量線圈的(器件型)磁電容效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，線圈的分布電容與線圈材質(zhì)有關(guān)，其機(jī)理可從趨膚效應(yīng)得到解釋。從線圈的等效電路出發(fā)，結(jié)合趨膚效應(yīng)推出分布電容及阻抗的表達(dá)式。分析顯示，線圈的分布電容主要來(lái)源于匝間電容。
　　本課題系統(tǒng)研究的自由鐵磁微振發(fā)電器件可以在低頻、微振動(dòng)下進(jìn)行工作，具有很高的應(yīng)用前景。另外，對(duì)螺旋線圈分布電容及阻抗的研究填補(bǔ)