微型振動式發(fā)電機的基礎理論及關鍵技術研究.pdf

1、微電源是MEMS技術發(fā)展最重要的研究方向之一，隨著MEMS技術的迅速發(fā)展和成熟，微電源已成為該領域急待研究解決的關鍵問題，是實現(xiàn)MEMS傳感器、執(zhí)行器和微系統(tǒng)獨立工作最重要的關鍵基礎部件。盡管各種微電源已經面世，但是，研究一種在理論上可以無限期使用的微型發(fā)電機系統(tǒng)(換能器)將外界環(huán)境的能量轉換為電能的微電源，一直是人們期待解決的重要課題。 本文概述了微型電源的國內外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，對各種工作原理的微型發(fā)電機進行了分析比較，針對解

2、決某些無法實現(xiàn)電池充電或燃料更換等諸多使用條件受限環(huán)境下微電源的問題，在國內首次提出利用微電子技術和MEMS技術等、依據電磁感應原理，將微型螺旋彈簧及永磁鐵構成的拾振系統(tǒng)、感應線圈構成一種體積很小的振動式發(fā)電機系統(tǒng)的新思想和新方法。以滿足工業(yè)自動控制、植入式醫(yī)療裝置、無線網絡傳感系統(tǒng)、微小機器人自由移動系統(tǒng)等存在微振動領域的微電源的需求；是實現(xiàn)微電源與微傳感器、微執(zhí)行器、低功耗電路和微系統(tǒng)一體化集成的一次重要探索，具有十分重要的科學意義

3、和廣泛的應用前景。本文主要研究工作如下： ①本文在查閱了大量文獻、資料的基礎上分析了微電源的國內外發(fā)展現(xiàn)狀，特別是對微型振動式發(fā)電機的發(fā)展現(xiàn)狀進行了系統(tǒng)分析。 ②較深入地研究分析了微型電磁式振動發(fā)電機的拾振相關基礎理論。采用有限元分析軟件ANSYS6.0對拾振系統(tǒng)的參數(shù)進行了優(yōu)化設計。對線圈的電阻、電感和線圈的尺寸等關系進行了理論計算與分析。對永久磁鐵在空間產生的磁場分布、感應線圈中的感應電動勢與磁鐵相應振動等因素的相互