發(fā)布時間：2021-10-01 06:32

　　近些年,隨著無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)技術(shù)的快速發(fā)展,解決其因電池技術(shù)發(fā)展滯后而帶來的自供能問題也越來越多的得到科研人員重視。研究基于磁致伸縮材料的振動發(fā)電技術(shù)對這個問題的解決具有重要意義。本文首先回顧了磁致伸縮材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展歷程,簡要分析了本構(gòu)關(guān)系模型,著重介紹了具有三維特性的Armstrong模型,以及基于此模型研究了Galfenol的力磁耦合特性曲線,為本課題的研究打下了基礎(chǔ)。然后,依次根據(jù)磁致伸縮振動發(fā)電機(jī)理論基礎(chǔ),對發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行動力學(xué)分析并確立了以懸臂梁結(jié)構(gòu)作為振動發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。利用有限元方法對三種不同結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)磁路模型進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),將三種結(jié)構(gòu)仿真結(jié)果進(jìn)行對比,確定了退磁效應(yīng)對磁化曲線的影響和不同結(jié)構(gòu)下的退磁因子,并將機(jī)械結(jié)構(gòu),電磁模塊結(jié)合并整合材料本構(gòu)模型,建立完整的數(shù)學(xué)模型。最后,在理論基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗(yàn)室設(shè)備對Galfenol合金靜態(tài)磁特性曲線進(jìn)行測試并與理論數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析;設(shè)計(jì)并制作了固定夾具、偏置線圈、傳感線圈等部件,完成了實(shí)驗(yàn)測試平臺的組裝搭建。最終對振動發(fā)電裝置在固有頻率222Hz、加速度為1g條件下的仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)際電壓信號進(jìn)行測試,并其結(jié)果進(jìn)行對比分析... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

電池技術(shù)與其他技術(shù)發(fā)展的對比

磁致伸縮振動發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究裝置的供能問題仍然是個有待解決的熱門研究課題。現(xiàn)階段使采用傳統(tǒng)蓄電池供電的供電方式，而蓄電池存在壽命短，需要這些無線裝置的供能問題，有效方法即利用振動發(fā)電技術(shù)對環(huán)并對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化儲存為無線傳感裝置供能。[5]換言之，幾乎術(shù)都面臨著自供能這一難題，開發(fā)振動發(fā)電技術(shù)為即使在現(xiàn)階化石能源，但為無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供能量，以及替代蓄電池還是絡(luò)節(jié)點(diǎn)的最大特點(diǎn)之一就是低功耗，有的甚至在 mW 或者 μW景都十分廣闊[6]。如圖 1.2 所示，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中，動物棲光照、濕度等）的監(jiān)測與記錄，植入監(jiān)測器于動物身體內(nèi)監(jiān)測絡(luò)節(jié)點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用；對橋梁或大型建筑物的監(jiān)測也需要使用無成與控制領(lǐng)域中，物聯(lián)網(wǎng)信號發(fā)生器的使用，車輛的傳感器，分都有無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的身影，在未來無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)甚至被設(shè)體的監(jiān)測體系。無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的市場價值也在飛速增長，據(jù)估市場價值能達(dá)到 40 億美元。

河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文振動充電式手電筒等等，但是這些產(chǎn)品采用的工藝與技術(shù)動發(fā)電技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行探討。就目前來看，振動發(fā)電主要環(huán)境當(dāng)中的振動能量轉(zhuǎn)化為電能，二是將電能儲存起來并動能量轉(zhuǎn)化技術(shù)，即振動發(fā)電技術(shù)目前主要有四種方式，、磁致伸縮式。動發(fā)電技術(shù)[1, 7-10]主要原理是靜電感應(yīng)原理。如圖 1.3 所示可變電容的一個基板在位置上產(chǎn)生平移，由于靜電感應(yīng)，載上通過電流，從而實(shí)現(xiàn)從振動能量到電能的轉(zhuǎn)換。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]微型電磁式振動能量采集器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真研究[J]. 趙志剛,丁旭升,劉福貴,楊茁萌.  電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2012(08)
[2]超聲液體環(huán)境下壓電式振動能量采集的研究[J]. 鄭慈航,唐剛,劉景全,尹桂林,余震,何丹農(nóng).  傳感器與微系統(tǒng). 2011(03)

博士論文
[1]超磁致伸縮材料力磁耦合特性實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙沛.蘭州大學(xué) 2012
[2]超磁致伸縮材料多場耦合的非線性時變本構(gòu)理論及其若干應(yīng)用[D]. 王天忠.蘭州大學(xué) 2012
[3]超磁致伸縮式與永磁式振動發(fā)電的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王志華.河北工業(yè)大學(xué) 2010
[4]基于MEMS技術(shù)的微型電磁式振動能量采集器的研究[D]. 王佩紅.上海交通大學(xué) 2010
[5]鐵磁材料非線性磁彈性耦合理論及其在超磁致伸縮智能材料中的應(yīng)用[D]. 周浩淼.蘭州大學(xué) 2007



本文編號：3417335