發(fā)布時間：2017-05-24 10:28

  本文關鍵詞：MSMA特性測試平臺與振動能量采集器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線傳感器網(wǎng)絡、無線通信技術以及微機電系統(tǒng)的不斷發(fā)展，與之相關的微能源供電系統(tǒng)得到人們更多的關注，機械振動能量廣泛存在于自然界中，研究表明，利用磁控形狀記憶合金(Magnetically controlled Shape Memory Alloy,簡稱MSMA)的逆效應可以將自然界中的振動能量轉換為電能，實現(xiàn)對無線傳感器網(wǎng)絡和微機電系統(tǒng)的供電。為此，本文簡要介紹了磁控形狀記憶合金特性測試平臺，并針對磁控形狀記憶合金振動能量采集裝置進行了研究和設計。 首先，介紹了振動能量采集技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并分析了本論文研究內(nèi)容的意義。另外分析介紹了MSMA的五個主要特性、變形機理以及MSMA所受應力與產(chǎn)生形變之間的關系，并對MSMA特性測試平臺做了簡要介紹。 其次，對MSMA振動能量采集器的原理進行了理論分析，為MSMA振動能量采集器的設計提供了依據(jù)和理論基礎，在分析和研究MSMA振動能量采集器原理的基礎基礎之上，又建立了該振動能量采集器的電磁——機械轉換的本構模型。 再次，針對MSMA材料的特性，對線圈繞組，永磁鐵，軟磁材料尺寸等各方面的參數(shù)進行了分析和確定，，然后又對振動能量采集器中的磁路進行了理論分析和建模，并利用ANSYS13.0軟件對磁路進行了有限元建模和仿真，通過仿真得知，之前設定的MSMA振動能量采集器各結構部分的參數(shù)的正確性，MSMA材料中的磁通密度符合相應要求，從而設計出了MSMA振動能量采集器原型機。 最后，通過計算、分析將所建立模型中的某些參數(shù)進行確定，利用MATLAB進行仿真，得到不同機械振動頻率輸入下輸出的電壓波形。另外，在此基礎上還對所設計的MSMA振動能量采集器原型機進行了實驗，對振動能量采集器上方的頂桿施加不同頻率的不同形式大小的作用力，在繞組線圈的輸出端檢測到不同形式電壓波形，從而可以得出MSMA能夠應用到振動能量采集器領域的結論。并對本文的研究成果進行了總結，指明了課題進一步的研究方向。
【關鍵詞】：磁控形狀記憶合金（MSMA） 振動能量采集 電磁機械轉換模型 ANSYS仿真 實驗
【學位授予單位】：沈陽航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB53;TM619
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 主要符號表11-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 振動能量采集技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1 國外振動能量采集器研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內(nèi)振動能量采集器研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文研究意義16-17
• 1.4 論文的框架結構17-19
• 第2章 MSMA 特性測試平臺與特性研究19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 MSMA 特性測試平臺簡介19-23
• 2.2.1 檢測系統(tǒng)工作原理19-20
• 2.2.2 核心處理器20
• 2.2.3 穩(wěn)壓電源模塊20-21
• 2.2.4 溫度測量模塊21-22
• 2.2.5 壓力測量22
• 2.2.6 磁場測量22
• 2.2.7 位移檢測22-23
• 2.3 MSMA 變形機理23-28
• 2.4 MSMA 所受應力與產(chǎn)生形變之間的關系28-30
• 2.5 MSMA 材料特性概述30-35
• 2.5.1 磁控形狀記憶效應31-32
• 2.5.2 Villari 效應32
• 2.5.3 電阻、磁導率與材料長度的比例變化關系32-33
• 2.5.4 高溫形狀記憶效應33-34
• 2.5.5 固有阻尼特性34-35
• 2.6 本章小結35-36
• 第3章 MSMA 振動能量采集器理論分析36-42
• 3.1 引言36
• 3.2 MSMA 振動能量采集器原理簡介36-38
• 3.3 對于彈簧的選擇38-39
• 3.4 MSMA 振動能量采集器電磁-機械轉換原理及數(shù)學模型39-41
• 3.5 本章小結41-42
• 第4章 MSMA 振動能量采集器的設計42-57
• 4.1 MSMA 振動能量采集器的整體結構圖42
• 4.2 線圈繞組與永磁鐵的選擇42-46
• 4.2.1 線圈幾何參數(shù)確定42-44
• 4.2.2 永磁鐵的選型44-46
• 4.3 軟磁材料的選擇46-47
• 4.3.1 軟磁材料的發(fā)展46
• 4.3.2 常用軟磁磁芯分類46-47
• 4.4 磁路的設計與建模47-49
• 4.5 基于 ANSYS 的 MSMA 振動能量采集器的有限元分析49-53
• 4.5.1 ANSYS 電磁場基本理論49-51
• 4.5.2 建立模型、賦予特性51
• 4.5.3 劃分網(wǎng)格51-52
• 4.5.4 加邊界條件、載荷和求解52-53
• 4.6 關于 MSMA 振動能量采集器固定裝置的設計53-56
• 4.7 本章小結56-57
• 第5章 關于 MSMA 振動能量采集器的實驗與仿真57-62
• 5.1 MSMA 振動能量采集器中磁導率比例參數(shù)確定與 MATLAB 仿真57-59
• 5.2 MSMA 振動能量采集器實驗59-61
• 5.3 本章小結61-62
• 結論與展望62-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67-68
• 攻讀碩士期間發(fā)表（含錄用）的學術論文68

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 唐剛;劉景全;馬華安;柳和生;;微型壓電振動能量采集器的研究進展[J];機械設計與研究;2010年04期

2 李偉;車錄鋒;王躍林;;橫向電磁式振動能量采集器的設計與制作[J];光學精密工程;2013年03期

3 陳宏;袁浩東;張帥偉;侯亞丁;趙營豪;;基于振動能量的設備狀態(tài)評價方法研究[J];機械設計與制造;2013年02期

4 王佩紅;戴旭涵;方東明;趙小林;;微型電磁式振動能量采集器的設計和電磁特性仿真研究[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);2008年04期

5 侯志偉;陳仁文;劉祥建;;多方向壓電振動能量收集裝置及其優(yōu)化設計[J];振動與沖擊;2012年16期

6 趙志剛;丁旭升;劉福貴;楊茁萌;;微型電磁式振動能量采集器的結構設計與仿真研究[J];電工技術學報;2012年08期

7 劉成龍;孟愛華;陳文藝;李厚福;宋紅曉;;振動能量收集技術的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J];裝備制造技術;2013年12期

8 伍先俊;朱石堅;;振動能量流的計算方法研究[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2006年03期

9 代顯智;;實現(xiàn)低功耗設備自供電的振動能量采集技術[J];科技信息;2011年17期

10 展永政;王光慶;;壓電振動能量采集器的性能分析與功率優(yōu)化[J];浙江大學學報(工學版);2014年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 張文明;;微型振動能量采集器的研究進展[A];第四屆全國動力學與控制青年學者研討會論文摘要集[C];2010年

2 陳忱;李天勻;朱翔;陳浩森;;載流壓力管路振動能量流的理論與試驗研究[A];第十六屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集（上冊）[C];2013年

3 曾國華;孔建益;李公法;楊金堂;蔣國璋;熊禾根;;充液管道系統(tǒng)振動能量流研究[A];12省區(qū)市機械工程學會2006年學術年會湖北省論文集[C];2006年

4 李公法;孔建益;幸福堂;王興東;劉懷廣;劉源l

本文編號：390536