抗磁悬浮能量采集器振动与输出特性分析

对抗磁悬浮振动能量采集器中悬浮永磁体的非线性振动特性进行了分析,并在此基础上分析了感应线圈结构参数对输出特性的影响.利用MATLAB软件的Simulink组件仿真分析采集器的非线性振动特性,利用有限元分析软件COMSOL对能量采集器的输出特性进行了仿真分析.通过改变线圈参数发现,在线圈体积一定时,输出功率变化很小,电压随着铜线直径减小增加很快,所以可以通过微细加工减小铜线直径的方法来提高线圈的输出电压.最终在线圈总体积约为6.4 mm3,铜线直径为0.02 mm,匝数为500匝时,得到的电压峰值达到约93.8 mV.     

微型抗磁悬浮振动能量采集器静平衡研究

研究了基于抗磁悬浮原理的能量采集器的静平衡问题。该能量采集器自上而下由提升永磁体、上热解石墨板、悬浮永磁体、下热解石墨板以及两热解石墨板内侧的线圈组成。通过理论分析发现悬浮永磁体静平衡位置和两个热解石墨板间距有很大关系。利用有限元软件COMSOL Multiphysics TM对悬浮装置进行仿真计算,求得当热解石墨板间距L在时,悬浮永磁体所受合力存在1个零点,悬浮永磁体只有1个平衡位置;当时,悬浮永磁体所受合力有3个零点,分析其势能曲线,发现其中2个零点为其平衡位置。通过实验验证了平衡位置个数随热解石墨板间距变化而变化。分析了实验数据和理论曲线有偏差的原因,进而验证了理论分析的合理性,为能量采集器的设计和优化打下了基础。     

抗磁悬浮能量采集器结构参数对输出特性影响

对微型振动抗磁悬浮能量采集器各个结构的参数进行分析,研究其变化对能量采集器的输出特性的影响。提升永磁体的尺寸的变化对悬浮永磁体的平衡位置影响很大,但对系统固有频率和输出电压影响很小。悬浮永磁体尺寸变化对平衡位置没有影响,但对系统的固有频率和输出电压影响很大。热解石墨材料的尺寸变化对于抗磁力的影响有一个边界值,超出边界值时抗磁力不随尺寸变化而变化。并通过COMSOL软件进行电压仿真,得到的最大输出电压为6.15 m V,系统工作的频率范围为2.2~10.3 Hz。