近些年,隨著無線網絡節(jié)點技術的快速發(fā)展,解決其因電池技術發(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狀與發(fā)展歷程,簡要分析了本構關系模型,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。然后,依次根據磁致伸縮振動發(fā)電機理論基礎,對發(fā)電機數學模型進行動力學分析并確立了以懸臂梁結構作為振動發(fā)電機設計的基礎。利用有限元方法對三種不同結構發(fā)電機磁路模型進行了仿真實驗,將三種結構仿真結果進行對比,確定了退磁效應對磁化曲線的影響和不同結構下的退磁因子,并將機械結構,電磁模塊結合并整合材料本構模型,建立完整的數學模型。最后,在理論基礎上,利用實驗室設備對Galfenol合金靜態(tài)磁特性曲線進行測試并與理論數據進行對比分析;設計并制作了固定夾具、偏置線圈、傳感線圈等部件,完成了實驗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條件下的仿真實驗數據和實際電壓信號進行測試,并其結果進行對比分析... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學天津市 211工程院校

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

電池技術與其他技術發(fā)展的對比

磁致伸縮振動發(fā)電機結構設計與實驗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)電技術對環(huán)并對能量進行轉化儲存為無線傳感裝置供能。[5]換言之，幾乎術都面臨著自供能這一難題，開發(fā)振動發(fā)電技術為即使在現階化石能源，但為無線網絡節(jié)點提供能量，以及替代蓄電池還是絡節(jié)點的最大特點之一就是低功耗，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)境保護領域中，動物棲光照、濕度等）的監(jiān)測與記錄，植入監(jiān)測器于動物身體內監(jiān)測絡節(jié)點技術的應用；對橋梁或大型建筑物的監(jiān)測也需要使用無成與控制領域中，物聯(lián)網信號發(fā)生器的使用，車輛的傳感器，分都有無線網絡節(jié)點的身影，在未來無線網絡節(jié)點甚至被設體的監(jiān)測體系。無線網絡節(jié)點的市場價值也在飛速增長，據估市場價值能達到 40 億美元。

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

【參考文獻】：
期刊論文
[1]微型電磁式振動能量采集器的結構設計與仿真研究[J]. 趙志剛,丁旭升,劉福貴,楊茁萌.  電工技術學報. 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.  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驗研究[D]. 趙沛.蘭州大學 2012
[2]超磁致伸縮材料多場耦合的非線性時變本構理論及其若干應用[D]. 王天忠.蘭州大學 2012
[3]超磁致伸縮式與永磁式振動發(fā)電的理論與實驗研究[D]. 王志華.河北工業(yè)大學 2010
[4]基于MEMS技術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 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用[D]. 周浩淼.蘭州大學 2007



本文編號：3417335