随着物联网及低功耗电子器件的发展,给电子设备供电得到越来越多的关注。本文提出的永磁转子式抗磁悬浮气流能量采集器利用气流驱动抗磁稳定悬浮的磁体转子转动,基于电磁感应原理,线圈中产生感应电动势。论文主要工作如下:首先,基于相关基础理论对气流能量采集器进行研究,从电磁感应分析、磁力分析、抗磁力分析、流固耦合分析、流场分析和放大电路分析等方面对该能量收集器进行详细的理论分析讨论。其次,利用仿真软件进行分析计算,将COMSOL和Matlab联合仿真,对磁力、抗磁力、磁场分布特性以及电压等进行深入分析。利用ANSYS Electronics Desktop 2019 R3对气流能量采集器输出特性进行仿真分析,研究磁体转子厚度、转子偏心距、线圈布局、转子内通孔半径以及磁体转子豁口半径等对输出电压、磁链和电磁阻尼力矩的影响。在Multisim 14和Matlab中分别对放大电路进行仿真计算与对比,通过改变电源频率、电容值和电路结构,分析倍压电路的输出特性。然后,采用控制变量法对该气流能量采集器进行静态特性、动态特性和流场特性研究,通过改变参数求得静态特性的仿真结果,可得COMSOL仿真所得磁通密度值比解析法结果小0.01T。利用动力学理论和Simulink对转子的动态特性进行分析。利用Boussinesq假设、RANS方程和伯努利原理进行流场特性研究。最后,搭建实验平台对气流能量采集器进行实验研究。由质量流量控制器MFC300进行流量控制,利用Tektronix示波器和配套软件Kickstart进行数据的收集,根据镀层、豁口数目、豁口半径、内通孔半径、磁体分层和孔的形状等影响因素设计和制造转子,转子类型分别为A型、B型、C型、D型、E型、F型、G型、H型、I型和J型。采用控制变量法进行对比实验,以A型转子构成的装置作为基础结构,其他结构用作对比分析,通过改变装置结构及位置进一步分析输出特性。采用数值分析、方差分析及列联表检验等方法进行数据处理。实验结果表明:采用基础转子进行实验所得最大电压为1198m V,最大转速为19025rpm,有效值电压为0.85V,有效值功率为45m W,峰值功率为90m W,六倍压放大电路的输出电压可达1.8V;镀锌可提高转子抗腐蚀性,但镀锌后转速和峰值电压分别降低了2.394%和2.923%;采用豁口半径为4mm的转子进行实验所得最大峰值电压为869.44m V且最大转速为7933.05rpm;增加豁口数目可提高输出电压和转速;锥形孔转子可得最大转速为19729rpm,最大电压为1255.6m V;转子无孔时,稳定性降低且最大电压降低了11.8%且最大转速降低了16.6%;转子分层后同一位置的磁通密度降低2.34%,电压和转速均降低;利用基础转子采集气流能量,其输出经过放大电路整流后至少可点亮25个LED小灯。