随着微型低功耗电子器件的广泛应用,其能源的供应问题也变得日益突出,以电池为主的供能系统由于其定期更换和充电问题已无法满足需求。振动能量作为普遍存在于环境中的能量,如何将其收集并转化为电能为微型低功耗电子器件供能是近几年研究的热点问题。本文结合磁性液体兼具磁性和流动性的特点,提出了一种基于磁性液体的电磁式振动能量收集器。主要研究工作如下:磁性液体的磁学特性和动力学特性的研究。理论分析了磁性液体的磁化特性和磁-粘特性,实验测量了磁性液体的磁化曲线和磁-粘曲线。在柱坐标体系下,根据磁性液体的连续性方程和伯努利方程,推导出了磁性液体的固有晃动频率。磁性液体振动能量收集器的工作原理和输出特性研究。设计了磁性液体振动能量收集器的结构模型,通过对比不同配置下能量收集器的输出特性,确定永磁体在收集器外壳处的分布位置;分析了磁性液体振动能量收集器的工作原理,根据电磁感应定律推导出振动能量收集器输出的感应电动势和收集的振动能量表达式,并分析了影响振动能量收集器输出特性的因素。磁性液体振动能量收集器的多物理场耦合仿真研究。建立磁性液体振动能量收集器的多物理场耦合模型,根据磁-流-固多场耦合模型的控制方程,利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysics对能量收集器的磁场、流场和固体力学场进行仿真,得出在振动激励下的磁场的分布、磁性液体液面的位移和速度曲线,计算出能量收集器的固有频率,计算了在不同振动激励频率下输出的感应电动势和能量。磁性液体振动能量收集器输出特性的实验研究。搭建了磁性液体振动能量收集器输出特性实验测试平台,利用单自由度振动结构模拟能量收集器受到水平方向上的振动,通过实验测试振动能量收集器在振动激励作用下输出的感应电动势和收集的能量,并与仿真结果进行比较。研究了振动激励频率、振动激励振幅、外加磁场强度、磁性液体液面高度和磁性液体的密度等参数对振动能量收集器输出特性的影响。