随着日常生产生活中信息化、智能化水平的不断提高,电子技术与机电一体化产品的迅速发展与广泛应用,诸如分布式传感器、生物芯片和便携式无线通信系统等这些低功耗的电子设备已经在精密与超精密加工、MEMS(Micro Electromechanical System)制造和生物医疗等高技术领域扮演着重要的角色。然而电能供给已经成为限制诸如生物芯片等低功耗电子设备应用和后续发展的问题之一。如何在没有电池情况下为该类电子设备提供电能是提高其综合性能与品质亟待解决的问题。振动发电技术在过去几年中一直是人们日益关注的研究课题。并且它可能是解决低功耗电子设备(例如无线传感器)供电问题的新方法。基于不同的功能性材料已经研发了不同的机电振动能量发电系统(例如压电和磁致伸缩发电系统)。与压电材料和传统的Terfenal-D合金相比,Fe-Ga合金具有良好的力学性能、优越的稳定性、更高的能量转换效率以及更好的灵活性。本文以超磁致伸缩材料的逆效应特性为理论依据。使用Fe-Ga合金薄片作为机磁转换元件,采用Ansys有限元分析了预磁化场下Fe-Ga合金材料内部的磁场分布情况,确定了永磁体的放置方式;分析了基底结构层尺寸参数对悬臂式Fe-Ga合金振动发电系统的固有频率及端点振动位移的影响;设计了拾取线圈的线径以及匝数。最终完成了对以Fe-Ga合金材料作为核心部件的磁致伸缩振动发电系统的结构参数设计,并加工制造出了悬臂式Fe-Ga合金振动发电系统样机。基于Jiles-Atherton磁化模型建立了基座激励下悬臂式Fe-Ga合金振动发电系统的机电耦合数学模型。与此同时,搭建了悬臂式Fe-Ga合金振动发电系统实验平台。在基座激励条件下的该装置的发电性能对建立的机电耦合数学模型进行验证,实验结果与建立的数学模型计算的结果较为一致,故建立的机电耦合数学模型能够对系统的发电效果进行预测。在基座激励的实验条件下探究了开路状态下激励加速度、频率以及负载电阻等因素对发电性能的影响。在182mA的预磁化场下,69Hz激振频率下所产生的电压峰峰值为763mV;随着负载电阻的增大,系统的输出功率呈现先增大后减小的趋势,并且表现在小电阻负载下功率较大,可见系统适用于低负载阻抗电路;在瞬态激励条件下探究了Fe-Ga合金的发电性能,其发电密度优于其他材料。但由于系统的机电转换效率较低,在以后的科研工作中仍需继续对振动发电装置进行进一步的优化设计。研究结果对超磁致伸缩振动发电装置的进一步研究和应用具有重要的推动作用。