鐵磁振動型微振發(fā)電器件研究.pdf

1、隨著時代的飛速發(fā)展，能源問題日益凸顯，探索和獲取各種新型能源成為當今世界發(fā)展的主流。微振發(fā)電技術(shù)是近年來世界各國研究的熱點，研制一種在實際中可長期使用的、能將環(huán)境中的振動能轉(zhuǎn)換為電能的器件是該類研究的主要問題。
　　本論文主要研究了自由鐵磁振動發(fā)電器件發(fā)電單元的工作狀態(tài)及線圈分布電容和阻抗對其工作狀態(tài)的影響。根據(jù)磁路定理，改變磁路的磁隙，會引起整個磁路有效磁導率的變化，這稱為位移變磁導。自由鐵磁微振發(fā)電器件主要利用了位移變磁導效應(yīng)

2、引起的電磁感應(yīng)。收集該感應(yīng)電流，即可得到電能。
　　首先對發(fā)電模型輸出電壓進行了理論分析。將器件振子的振動近似看成受迫振動，由受迫振動方程及法拉第電磁感應(yīng)定律，得出電壓的理論表達式。用matlab進行仿真，得出電壓隨線圈匝數(shù)及頻率的變化規(guī)律，其規(guī)律與實驗結(jié)果基本符合。
　　感應(yīng)線圈的設(shè)計影響著電能收集的效率，因此對構(gòu)成器件的線圈部分進行了詳細的研究。測量了空心螺旋線圈分布電容的頻率特性及其與線圈匝數(shù)和繞線方式的依賴關(guān)系，以及

3、螺旋線圈阻抗隨匝數(shù)的變化規(guī)律。觀察到當線圈匝數(shù)大于10時，分布電容的數(shù)值與匝數(shù)和繞線方式幾近無關(guān)。通過測量線圈的(器件型)磁電容效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，線圈的分布電容與線圈材質(zhì)有關(guān)，其機理可從趨膚效應(yīng)得到解釋。從線圈的等效電路出發(fā)，結(jié)合趨膚效應(yīng)推出分布電容及阻抗的表達式。分析顯示，線圈的分布電容主要來源于匝間電容。
　　本課題系統(tǒng)研究的自由鐵磁微振發(fā)電器件可以在低頻、微振動下進行工作，具有很高的應(yīng)用前景。另外，對螺旋線圈分布電容及阻抗的研究填補