微型抗磁懸浮振動(dòng)能量采集器基礎(chǔ)研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)及器件在醫(yī)療工程、生物工程、信息通信等方面得到了應(yīng)用。然而，當(dāng)這些設(shè)備應(yīng)用在比較惡劣的環(huán)境或植入到被測(cè)物體內(nèi)部，傳統(tǒng)的電源由于能量存儲(chǔ)有限需要經(jīng)常更換，不能滿足自治系統(tǒng)的持續(xù)供電需求。供電設(shè)備阻礙它們進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用，因此，能量采集技術(shù)得到越來越多學(xué)者的關(guān)注。
　　本文在調(diào)研了電磁式振動(dòng)能量采集器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出了基于抗磁懸浮的振動(dòng)能量采集器。首先根據(jù)電磁感應(yīng)定律和抗磁懸浮原理提出兩種抗磁懸浮振動(dòng)能量采集器的結(jié)

2、構(gòu)方案，對(duì)比兩種方案不同，選擇了其中一種合理的結(jié)構(gòu)方案，該結(jié)構(gòu)方案由提升永磁體、懸浮永磁體、感應(yīng)線圈和熱解石墨組成。
　　其次，利用AnsoftMaxwell對(duì)抗磁懸浮振動(dòng)能量采集器進(jìn)行分析過程中，提出一種消除誤差的方法，并驗(yàn)證了此方法在計(jì)算抗磁力和磁力的正確性。根據(jù)有限元分析的結(jié)果，選擇合理的懸浮永磁體、提升永磁體和上、下熱解石墨的尺寸;對(duì)懸浮永磁體受到的重力、磁力和抗磁力的分析，計(jì)算出懸浮永磁體的最大懸浮空間;依據(jù)懸浮永磁體受

3、到偏心恢復(fù)力的研究，得出該系統(tǒng)安裝使用時(shí)的最大傾斜范圍。
　　然后，對(duì)懸浮永磁體受到的恢復(fù)力進(jìn)行研究，把抗磁懸浮振動(dòng)能量采集器的拾振系統(tǒng)等效為近似的線性系統(tǒng)，利用線性系統(tǒng)中的強(qiáng)迫振動(dòng)的理論分析出該能量采集器的振動(dòng)特性。對(duì)拾振系統(tǒng)的非線性進(jìn)行了探討，得出與拾振系統(tǒng)等效為線性系統(tǒng)時(shí)共振情況的不同。
　　最后，依據(jù)懸浮永磁體周圍的磁場(chǎng)和線圈電阻的分析，優(yōu)化了感應(yīng)線圈的結(jié)構(gòu)參數(shù)。利用有限元軟件AnsoftMaxwell建立懸浮永磁體