發(fā)布時(shí)間：2017-05-10 04:06

  本文關(guān)鍵詞：微型磁電式振動(dòng)能量收集器的仿真和優(yōu)化，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁電發(fā)電是一項(xiàng)成熟的技術(shù),將這種傳統(tǒng)技術(shù)應(yīng)該于微型振動(dòng)能量收集已經(jīng)得到廣泛的研究。與其他換能機(jī)制相比,實(shí)現(xiàn)高磁電阻尼意味著此類器件可以在更寬頻段內(nèi)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)能量收集。 本文圍繞微型振動(dòng)能量收集技術(shù)研究,在閱讀大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于懸臂梁的動(dòng)鐵型磁電振動(dòng)能量收集器系統(tǒng)。從有限元力學(xué)和磁場(chǎng)仿真出發(fā),比較了有限元分析的預(yù)測(cè)結(jié)果。 利用ANSYS對(duì)懸臂梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與優(yōu)化：利用APDL語言,改變懸臂梁式拾振系統(tǒng)的各種尺寸,并通過計(jì)算得出懸臂梁彈性系數(shù)：通過模態(tài)分析得出結(jié)構(gòu)尺寸變化與諧振頻率的關(guān)系,優(yōu)化后的懸臂梁結(jié)構(gòu)的諧響應(yīng)頻率為50.9Hz；通過諧響應(yīng)分析得出在共振的頻率下永磁體的振幅,當(dāng)諧響應(yīng)頻率為50.9Hz時(shí)永磁體的振幅大約為0.9mm。通過這些模擬計(jì)算對(duì)選擇合適的模型、優(yōu)化懸臂梁的結(jié)構(gòu)有一定的指導(dǎo)意義。 利用Ansoft Maxwell3D模擬動(dòng)鐵型磁電振動(dòng)能量收集器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)發(fā)電性能的影響：通過模擬計(jì)算出該模型的磁電式能量收集器的輸出電壓大約為幾十毫伏。利用Ansoft Maxwell3D參數(shù)化分析模塊得到了永磁體尺寸、線圈尺寸、線圈匝數(shù)、振幅、間距與輸出電壓的影響關(guān)系。這對(duì)選擇合適的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化有一定的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：有限元仿真 振動(dòng)能量收集 微型發(fā)電機(jī) 磁電 懸臂梁 MEMS
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK01
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景及研究目的9-10
• 1.2 微型磁電式振動(dòng)能量收集器的研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 微型器件10-14
• 1.2.2 宏觀器件14-17
• 1.2.3 商用器件17-18
• 1.3 本文研究的意義和主要內(nèi)容18-21
• 第2章 磁電式振動(dòng)能量收集器的基本原理及分析21-38
• 2.1 磁電振動(dòng)能量收集的基本原理21-24
• 2.1.1 磁電式振動(dòng)能量收集器的分類21-23
• 2.1.2 基本原理23-24
• 2.2 磁電式振動(dòng)能量收集器的分析24-35
• 2.2.1 線圈的特性24-27
• 2.2.2 磁性材料27-30
• 2.2.3 磁電式振動(dòng)能量收集器的按比例縮小30-33
• 2.2.4 磁電阻尼按比例縮小33-35
• 2.2.5 磁電功率優(yōu)化35
• 2.3 磁電式振動(dòng)能量收集器的物理模型及分析35-38
• 2.3.1 懸臂梁結(jié)構(gòu)模型35-36
• 2.3.2 工作原理36-38
• 第3章 基于ANSYS的懸臂梁結(jié)構(gòu)的仿真與分析38-47
• 3.1 懸臂梁的有限元仿真模擬38-39
• 3.1.1 ANSYS分析的基本過程38
• 3.1.2 懸臂梁拾振系統(tǒng)的分析過程38
• 3.1.3 ANSYS模型建立和網(wǎng)格劃分38-39
• 3.2 ANSYS仿真分析39-42
• 3.2.1 靜力分析40
• 3.2.2 模態(tài)分析40-41
• 3.2.3 諧響應(yīng)分析41-42
• 3.3 懸臂梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化42-45
• 3.3.1 懸臂梁彈性系數(shù)的計(jì)算42
• 3.3.2 固有頻率的計(jì)算42-45
• 3.3.3 懸臂梁結(jié)構(gòu)的振幅響應(yīng)分析45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第4章 基于Ansoft的磁電能量轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)仿真與計(jì)算47-59
• 4.1 Ansoft Maxwell的瞬態(tài)仿真計(jì)算47-49
• 4.1.1 Ansoft Maxwell軟件47
• 4.1.2 Ansoft Maxwell 3D仿真計(jì)算基本步驟47-48
• 4.1.3 基于Ansoft Maxwell 3D的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)仿真過程48
• 4.1.4 磁電能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的模型建立48-49
• 4.2 磁電能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)參數(shù)對(duì)輸出電壓的影響49-58
• 4.2.1 永磁體尺寸對(duì)輸出電壓的影響49-52
• 4.2.2 永磁體振幅對(duì)輸出電壓的影響52-53
• 4.2.3 永磁體和線圈的間距對(duì)輸出電壓的影響53
• 4.2.4 線圈西數(shù)對(duì)輸出電壓的影響53-58
• 4.3 本章小結(jié)58-59
• 第5章 結(jié)論與展望59-61
• 5.1 結(jié)論59-60
• 5.2 展望60-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王佩紅;戴旭涵;方東明;趙小林;;微型電磁式振動(dòng)能量采集器的設(shè)計(jì)和電磁特性仿真研究[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

2 婁利飛;楊銀堂;樊永祥;李躍進(jìn);;壓電薄膜微傳感器振動(dòng)模態(tài)的仿真分析[J];振動(dòng)與沖擊;2006年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 王佩紅;基于MEMS技術(shù)的微型電磁式振動(dòng)能量采集器的研究[D];上海交通大學(xué);2010年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 魏雙會(huì);壓電陶瓷發(fā)電特性及其應(yīng)用研究[D];大連理工大學(xué);2008年

2 魯海寧;生物質(zhì)全降解餐飲具模具結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D];山東大學(xué);2010年

3 黨亞歌;礦用FBD局部通風(fēng)機(jī)虛擬原型設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬分析[D];西安科技大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：微型磁電式振動(dòng)能量收集器的仿真和優(yōu)化，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：353956