【摘要】：近年來,集成電路技術(shù)迅猛發(fā)展,電子設(shè)備逐年向著微型化,無線化,低功耗化發(fā)展,這為能量收集技術(shù)提供了機(jī)遇,也提出了挑戰(zhàn):尤以收集環(huán)境機(jī)械能的振動(dòng)能量收集器為例,傳統(tǒng)的能量收集器能收集的能量受到共振頻率,振動(dòng)方向,機(jī)械限制等多個(gè)問題的約束,因此需要尋找一些受環(huán)境限制小通用性強(qiáng)的新結(jié)構(gòu)或是新設(shè)計(jì)。混合類電磁振動(dòng)能量收集器(即使用偏心盤作為運(yùn)動(dòng)部件,進(jìn)行著介于懸臂梁和圓周旋轉(zhuǎn)中間的運(yùn)動(dòng)狀態(tài))具有收集能量方向多,共振頻率不明顯的特點(diǎn),值得作為一種拓寬能量收集器應(yīng)用范圍的新結(jié)構(gòu)去嘗試:針對(duì)以上的特點(diǎn),本文以理論和實(shí)踐相結(jié)合的方式,同時(shí)從原理的分析和仿真,以及樣機(jī)設(shè)計(jì)和加工兩個(gè)方面對(duì)使用偏心盤結(jié)構(gòu)的電磁式振動(dòng)能量收集器進(jìn)行了研究:一方面,本文在理論層面上提出所述新結(jié)構(gòu)能量收集器的兩個(gè)關(guān)鍵問題:偏心盤運(yùn)動(dòng)過程中的多體動(dòng)力學(xué)特性以及在偏心盤運(yùn)動(dòng)過程中磁體與線圈的電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)象。進(jìn)一步地,針對(duì)兩個(gè)問題分別進(jìn)行了原理上的定性分析以及仿真的驗(yàn)證,對(duì)能量收集器中偏心盤的運(yùn)動(dòng)和實(shí)際的輸出能量做出了估計(jì),同時(shí)為設(shè)計(jì)和加工提出了指導(dǎo)。另一方面,結(jié)合設(shè)計(jì)和加工過程,不斷探索可行的設(shè)計(jì)和機(jī)械加工工藝,在過程中積累經(jīng)驗(yàn),提高設(shè)計(jì)和加工工藝之間相互的兼容性。在尺寸設(shè)計(jì),材料選型,線路連接與能量管理等方面積累經(jīng)驗(yàn)。尋找相對(duì)快捷,經(jīng)濟(jì)的,精度可以為設(shè)計(jì)方案接受的加工工藝以及易于加工,裝配的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。最終實(shí)現(xiàn)樣機(jī)的制作。通過對(duì)樣機(jī)的實(shí)際測試以及原理的仿真分析,本文得以評(píng)估本種新結(jié)構(gòu)振動(dòng)能量收集器在低頻,大擺幅,方向多變的應(yīng)用環(huán)境下的可行性。具體來說,基于已完成的樣機(jī),本文模擬人體運(yùn)動(dòng)動(dòng)能收集對(duì)所制作能量收集器的性能進(jìn)行了測試,證實(shí)了在跑步下可產(chǎn)生約0.9m W的能量,成功地將偏心盤總能量的40%轉(zhuǎn)化為了電能,證明了使用偏心盤結(jié)構(gòu)的電磁震動(dòng)能量收集器在人體動(dòng)能收集領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景和理論研究的前景。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM619

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2656006