悬臂梁电磁式低频振动发电机的研究

来源 :华北电力大学(北京) 华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yilongzhanyuye1
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面对大面积停电事故的发生,对发电及电气设备采用在线监测及故障诊断技术,已经成为重要的发展方向。无线传感器网络由于低功耗,低成本,分布式,和自组织等优点,正给在线监测技术带来一场新的变革。无线传感器的发展特点使传统的供电方式已经不再适用。收集周围环境中的能量正成为一种有效的替代方式。本文围绕电磁式振动能量收集技术,通过阅读大量国内外文献,借鉴现有的电磁发电技术,提出了一种新型的L型双悬臂梁电磁式振动发电机,并对该新型发电机进行了全面的仿真分析,围绕该发电机本文做了如下工作。  建立了双悬臂梁电磁振动发电机的等效模型。根据建立的物理模型,求解系统从外界所获得的平均功率,分析所得的平均功率计算公式,可以得到平均功率与振动能收集系统质量,振动能收集系统振幅,振动能收集系统固有频率,阻尼比的关系。为电磁式振动发电机的设计指明了方向。  ANSYS分析软件对能量采集器振动能收集系统进行有限元建模分析,对比分析了L型双悬臂梁电磁式振动发电机与现有的悬臂梁式振动发电机振动能收集系统的振动特性。相同条件下,相比单悬臂梁式振动发电机,L型双悬臂梁电磁式振动发电机振动能收集系统的弹性系数和固有频率分别降低28.3%和16.4%。对发电机结构参数进行有限元建模分析,通过改变不同的结构参数,得到了弹性梁间距,弹簧片厚度,弹性臂宽度,弹性臂长度,质量块高度与振动能收集系统振动特性的关系,对振动能收集系统的设计奠定了基础。  利用AnsoftMaxwell软件对能量采集器电能转化系统进行有限元建模分析,全面分析了能量转化系统的结构尺寸参数以及施加的不同激励对转换系统输出特性的影响,得到了线圈的内径、外径、厚度、匝数,磁铁的长、宽、高,线圈磁铁间距,振动频率、振幅与能量转换系统磁链及输出电压的关系。对于本文提出的L型双悬臂梁电磁式振动发电机,当尺寸为20mm×20mm×4.2mm,振幅为1.2mm,频率为45Hz时,分析得到峰值输出电压为220mV。
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