【摘 要】
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俘获环境中的振动能量为微电子器件供电受到了广泛的关注.环境中的振动一般较微弱,频率分布在一个较宽的频带内,且主要是低频.为了更有效地俘获自然环境中的能量,我们设计了一种双稳态抗磁悬浮振动能量俘获器.该能量俘获器由阵列磁铁、抗磁热解石墨、发电线圈及悬浮磁铁组成,并通过悬浮磁铁在两个稳态点间的运动使发电线圈中的磁通量发生变化,从而将振动能量转化为电能.利用等效磁极法和镜像法,分别得到了阵列磁铁与悬浮磁
【机 构】
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上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室,上海 200240
【出 处】
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第十六届全国非线性振动暨第十三届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议
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俘获环境中的振动能量为微电子器件供电受到了广泛的关注.环境中的振动一般较微弱,频率分布在一个较宽的频带内,且主要是低频.为了更有效地俘获自然环境中的能量,我们设计了一种双稳态抗磁悬浮振动能量俘获器.该能量俘获器由阵列磁铁、抗磁热解石墨、发电线圈及悬浮磁铁组成,并通过悬浮磁铁在两个稳态点间的运动使发电线圈中的磁通量发生变化,从而将振动能量转化为电能.利用等效磁极法和镜像法,分别得到了阵列磁铁与悬浮磁铁、抗磁材料与悬浮磁铁间的非线性磁力模型.基于哈密尔顿原理与法拉第电磁感应定律,建立了双稳态抗磁悬浮振动能量俘获器的机-电-磁耦合动力学模型.通过数值仿真与实验研究,分析了能量采集器的动力学特性和性能.理论和实验结果得到:双稳态抗磁悬浮能量采集器在加速度为0.85 m/s2扫频(0.5 Hz-4.5 Hz)激励下,最大功率可以达到333.7μW,且能在固定频率为2.9 Hz激励下,获得25.98 μW 的平均功率.该结果表明,双稳态抗磁悬浮振动能量俘获器能够有效地在微弱、低频环境中俘获能量.
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