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基于磁场调制的电磁式振动能量采集器调频方法
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作者 张庆宏 王志飞 +3 位作者 周晨媛 周丹 蔡玲珑 李运甲 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2415-2424,共10页
面向电力应用场景,为克服复杂电磁环境对电磁式振动能量采集器的干扰,并实现器件谐振频率与环境振动频率相匹配,提出基于软磁材料进行磁场调制的调频方法。通过研究电磁式振动能量采集器的动力学模型与磁场耦合分布模型,明确了磁力非线... 面向电力应用场景,为克服复杂电磁环境对电磁式振动能量采集器的干扰,并实现器件谐振频率与环境振动频率相匹配,提出基于软磁材料进行磁场调制的调频方法。通过研究电磁式振动能量采集器的动力学模型与磁场耦合分布模型,明确了磁力非线性和几何非线性对器件谐振频率的作用机制。探究了永磁材料和软磁材料对能量采集器内部磁场分布的影响,完成调频单元及器件整体结构设计,制备了样机并开展性能验证试验。研究结果表明:基于软磁材料的调频方法可实现96~139Hz范围调频,相对调频范围44.8%。与基于永磁体进行调频的传统方法相比,该方法不仅可实现电磁式振动能量采集器较宽范围、较高精度调频,还可进一步屏蔽外界磁场干扰并约束内部磁场泄漏,有利于提升电磁式振动能量采集器在强磁场环境中的工作可靠性。 展开更多
关键词 电磁振动能量采集器 磁场调制 频率调节 软磁材料 磁场屏蔽
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横向电磁式振动能量采集器的设计与制作 被引量:10
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作者 李伟 车录锋 王跃林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期694-700,共7页
基于微机电系统(MEMS)设计了一种结构新颖的横向电磁式振动能量采集器,用于把周围环境中振动的机械能转化为电能。该能量采集器主要由两块长方形永磁体、螺旋铜线圈、质量块-弹性梁振动系统及衬底等构成。选用有限元分析软件对器件结构... 基于微机电系统(MEMS)设计了一种结构新颖的横向电磁式振动能量采集器,用于把周围环境中振动的机械能转化为电能。该能量采集器主要由两块长方形永磁体、螺旋铜线圈、质量块-弹性梁振动系统及衬底等构成。选用有限元分析软件对器件结构参数进行了仿真分析与优化,并利用电镀技术制作螺旋铜线圈,KOH湿法腐蚀和深反应离子刻蚀(DRIE)技术制作质量块-弹性梁振动系统,然后与永磁体一起组成了体积大约为100mm3的能量采集器样机。对制作好的电磁式振动能量采集器样机的振动特性测试表明:质量块-弹性梁振动系统的一阶固有频率为241Hz;在频率为241Hz、加速度为2.8ms-2的外界振动激励下,负载两端产生的交流电压峰峰值为9.2mV。另外调节质量块和弹性梁的参数,还可以得到不同固有频率的能量采集器。该能量采集器实现了从机械能到电能的转化,对无线传感器件的发展和应用很有意义。 展开更多
关键词 电磁式能量采集器 振动能量采集器 横向振动 微机电系统(MEMS)
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小型低频电磁式振动能量采集器的制作及其特性研究 被引量:3
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作者 郭庆 张金娅 +1 位作者 王岩 曹自平 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第1期26-28,共3页
典型的环境振动能量采集器件采用片状的悬臂梁弹簧结构,当这种类型器件的尺度为mm量级时其共振频率较高,这在实际应用中难以与环境中低频振动源进行机械耦合。为此,提出一种回形弹簧结构,并结合电磁感应发电原理,设计和制作了一种低频... 典型的环境振动能量采集器件采用片状的悬臂梁弹簧结构,当这种类型器件的尺度为mm量级时其共振频率较高,这在实际应用中难以与环境中低频振动源进行机械耦合。为此,提出一种回形弹簧结构,并结合电磁感应发电原理,设计和制作了一种低频电磁式振动能量采集器件。在该器件中,使用厚度为100μm的304不锈钢片制作回形弹簧,使得器件的共振频率低至17.8 Hz。整个器件由回形弹簧、Nd Fe B永磁体、自绕线圈和支座组成,外形尺寸为28 mm×28 mm×16 mm。实验测试表明,当激励振动的振幅为500μm时,器件的开路峰值电压为1.82 V,输出功率为1.1 m W。 展开更多
关键词 低频振动 电磁式能量采集器 回形弹簧片
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微型电磁式振动能量采集器的设计和电磁特性仿真研究 被引量:6
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作者 王佩红 戴旭涵 +1 位作者 方东明 赵小林 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2008年第4期518-521,526,共5页
为了设计出结构合理、性能优良的微型电磁式振动能量采集器,利用Ansoft Maxwell软件对模型的结构参数和输出电动势之间的关系进行有限元仿真,分析发现:随着圆形永磁体厚度、悬臂梁振幅的增加及悬臂梁和永磁体间距的减小,输出电动势逐渐... 为了设计出结构合理、性能优良的微型电磁式振动能量采集器,利用Ansoft Maxwell软件对模型的结构参数和输出电动势之间的关系进行有限元仿真,分析发现:随着圆形永磁体厚度、悬臂梁振幅的增加及悬臂梁和永磁体间距的减小,输出电动势逐渐增加;在永磁体半径不断增加的过程中,输出电动势会出现一极大值。根据优化原则设计出结构参数如下的模型:圆形SmCo28永磁体厚度为1 mm,半径为2 mm,悬臂梁振幅为1 mm,永磁体和悬臂梁之间的距离为1.02 mm。该模型的最大输出电动势为26 mV,最大输出功率为5.633μW。 展开更多
关键词 半导体技术 电磁振动能量采集器 结构优化 计算机仿真 输出特性
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基于振动能量采集的无源温度传感技术研究 被引量:3
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作者 吴吉 王增彬 +9 位作者 王流火 吕鸿 陈义龙 马志钦 余欣 汪进锋 杨贤 孙帅 唐瑛 庞小峰 《广东电力》 2018年第12期120-126,共7页
针对工业设备测温供电问题,需研究一种可利用工业设备中振动产生的电能进行无源测温的技术。为此,设计了一种基于电磁感应原理的T型梁能量采集器,引入刚、柔性两种热电阻负载回路,对T型梁能量采集器的性能进行分析,探讨刚、柔性2种热电... 针对工业设备测温供电问题,需研究一种可利用工业设备中振动产生的电能进行无源测温的技术。为此,设计了一种基于电磁感应原理的T型梁能量采集器,引入刚、柔性两种热电阻负载回路,对T型梁能量采集器的性能进行分析,探讨刚、柔性2种热电阻负载回路电阻值与温度之间的对应关系;通过LabVIEW仿真软件,搭建测试电路对能量采集器进行扫频实验,找出能量采集器的谐振频率;在谐振频率下分别为能量采集器匹配刚、柔2种热电阻进行测温表征,得出与该能量采集器匹配的最佳负载热电阻,最终在25~255℃之间实现了热电阻温度的表征和测量。无源测温系统可广泛应用于电力设备的温度监测中,例如GIS、开关柜、变压器绕组等,应用前景广泛。 展开更多
关键词 温度测量 电磁振动能量采集器 金属电阻 无源测温 能量采集
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