本文選題：能量采集器 + 抗磁懸浮��； 參考：《鄭州大學》2017年碩士論文

【摘要】：隨著當今信息技術(shù)的高速發(fā)展,信息資源的不斷融合,電子產(chǎn)品設(shè)計制造成本的不斷降低,使得其更新速度和更新空間不斷增大。目前這些產(chǎn)品趨向于微型化、集成化、無線化和便攜化,但是在供電問題目前可靠的解決方案仍是傳統(tǒng)電池,有效電源以及微電池。隨著人們對環(huán)境保護,人機工程,以及效率成本重視程度的不斷提高,這些供電方式存在的固有局限也逐漸地暴露出來,因此能量采集技術(shù)受到人們越來越多的關(guān)注。本文研究抗磁懸浮微型振動能量采集器的寬頻響應特性。首先介紹了其結(jié)構(gòu)模型和工作原理,其次對系統(tǒng)內(nèi)部受力進行理論分析。利用有限元軟件COMSOL Multiphysics對磁力和抗磁力進行仿真并通過數(shù)值分析的方法計算出其平衡位置,發(fā)現(xiàn)了單穩(wěn)態(tài)和雙穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象,通過實驗予以驗證,并分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化對平衡位置的影響。其次,從理論和仿真兩個方面對抗磁懸浮振動能量采集器的感應電壓進行分析和計算,并就線圈不同的參數(shù)對輸出電壓和功率的影響進行了仿真分析,從功率最大的角度確定了線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)。接著,在理論分析電磁阻尼力的基礎(chǔ)上,通過響應面法將永磁體的磁場進行擬合分析,進而求出電磁力的解析式。從能量轉(zhuǎn)化最大角度,確定線圈以反向反接的方式進行設(shè)置;將永磁體在能量采集器內(nèi)部振動受到的空氣阻力近似為一次函數(shù),求出空氣阻力的解析式。最后,建立系統(tǒng)的動力學方程,將動力學方程等效為含有高次交叉項的Duffing—van der Pol方程,通過分析影響方程中各個參數(shù)的外界條件,進而分析了采集器在開路和工作狀態(tài)時,不同的穩(wěn)態(tài)下,永磁體的動力學響應特性和能量輸出特性。
[Abstract]:With the rapid development of information technology and the continuous integration of information resources, the design and manufacturing costs of electronic products are continuously reduced, which makes the updating speed and space of electronic products increasing. Currently, these products tend to be miniaturized, integrated, wireless and portable, but the current reliable solutions to power supply problems are traditional batteries, efficient power sources, and microbatteries. With the increasing attention to environmental protection, ergonomics and efficiency cost, the inherent limitations of these power supply methods are gradually exposed, so more and more attention has been paid to energy acquisition technology. In this paper, the characteristics of wide-band response of anti-maglev micro vibration energy collector are studied. Firstly, the structure model and working principle of the system are introduced, and then the internal force of the system is analyzed theoretically. The simulation of magnetic force and magnetic resistance is carried out by finite element software COMSOL Multiphysics, and the equilibrium position is calculated by numerical analysis method. Monostable and bistable phenomena are found, which are verified by experiments. The influence of structural parameters on the equilibrium position is analyzed. Secondly, the inductive voltage of the magnetic levitation vibration energy collector is analyzed and calculated from two aspects of theory and simulation, and the influence of different parameters of the coil on the output voltage and power is analyzed. The structure parameters of the coil are determined from the point of view of maximum power. Then, based on the theoretical analysis of the electromagnetic damping force, the magnetic field of the permanent magnet is fitted and analyzed by the response surface method, and the analytical formula of the electromagnetic force is obtained. From the point of view of maximum energy conversion, it is determined that the coil is set in reverse connection, and the air resistance of permanent magnet vibration in the energy collector is approximated as a first order function, and the analytical formula of air resistance is obtained. Finally, the dynamic equation of the system is established, and the dynamic equation is equivalent to the Duffing-van der Pol equation with high order crossover term. By analyzing the external conditions affecting the parameters in the equation, the paper analyzes the open circuit and working state of the collector. The dynamic response and energy output characteristics of permanent magnets are obtained under different steady state conditions.
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM619

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本文編號：1991222