基于ansys电磁和压电复合式振动发电机本体设计毕业设计(论文)开题报告.docVIP

淮 阴 工 学 院 毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名： 高原 学 号： 3112110121 专 业： 电气工程及其自动化(江淮学院) 设计(论文)题目： 基于ansys的电磁和压电复合式 振动发电机本体设计 指 导 教 师: 桑英军 2015 年 3 月 12 日  毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述 文 献 综 述 1 课题研究背景 在如今高速发展的社会，随着地球能源的逐渐匮乏和人类环保意识的不断加强，人们对电力的需求也日益增强。然而在传统电池被广泛应用于微电子产品时，由于其本身缺点：寿命短、只能存储有限的能量、更换电池麻烦等问题，目前急切需要一种可循环使用的新型能源来代替传统电池[1][2]。因为与传统能源是有限的相比，振动在我们所生活的地球上无处不在，它不但会产生噪声污染，加速设备的损耗，而且还会造成能源的浪费。所以人们期望能够从自然界中收集并转化为可用的能源进而对设备进行供电。 2 课题研究意义 本课题研究意义在于利用复合式振动能量提取电路的电路简单、输出功率高等特点利用ansys软件仿真并制作振动发电机本体。研究复合式振动发电机的原理，回收振动能量，一方面能够消弱振动带来的不理影响，另一方面还可以充分利用平时忽略的能源，给一点便携式电子产品供电，此举不但拥有巨大的发展潜力，而且应用前景广阔[3]。 3 压电发电装置国内外研究进展 对于压电式发电装置，国内外主要研究压电发电机结构，通过改变改变压电发电机结构参数得到相对高的输出电压，或者通过改变发电装置的结果降低所需匹配的频率，从而使其装置获得较高的电能。但是这些研究主要还停留在理论以及实验阶段，距离实物生产与使用还有一段距离[4][5]。 国内的赵兴强与温志渝[6]特别针对振动能量收集器的谐振频率跟环境频率不能匹配这一问题，提出了使用质量调节的方法。实验结果证实，这种方法可以有效的调节收集器的谐振频率，使得开路的输出电压有效值增加了4倍。 美国麻省理工大学所在的研究人员发明了在人类行走时的压电式俘能器。他们用PVDF（聚偏二氟乙烯）做出了一种鞋垫，人们使用它时，利用人们行走时装置的弯曲使其两个电极产生电荷。当频率是0.9Hz时，其可以产生平均功率约为1.3mW[7]。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 4电磁发电装置国内外研究进展 电磁式发电装置是运用电磁场把机械能转换为电能。根据法拉第定律，等通过线圈的磁通量产生变化时，就会产生电动势差，这样线圈内部就会有电流，即有输出电压。然而输出电压值很小，通常会利用增加线圈圈数等方法来增大电压值[8]。 Szarka等[9]人研发了低能耗电磁俘能器，此装置是基于质量-弹簧-阻尼模型设计的。该系统可以从零储能状态开始自发地调高俘能器的电压。实验表明，当此装置的输出电压是2V时，输出电流达到了22μA，此时电磁俘能器的能量转换率能够达到70%。与此装置相类似的还有Olaru与Gherca[10]的论文，其中提出用调谐来提高能量的转换率，此装置在振幅达到一定范围时，响应变为非线性，频带增加。实验表明，装置振幅是7mm的时候，装置输出能量为64mW，此时俘能器的工作模式接近非线性。 在2013年，国内浙江工业大学的严宇才在分析了国内外研究的基础上，提出并发明了一种封闭式磁路的微型电磁式振动能量收集器，此封闭式磁路能够有效的减小磁漏，从而利用磁能发电，大大地提高了输出电性能[11]。然而电磁式发电装置还是处于实验阶段，应用于生产实践中的产品较少，其能量收集和电路优化方面仍需要进行大量的研究[12]。 5 国内外复合式俘能技术的研究状况及趋势 为了能够不断提高能量的转换效率，将磁电、压电、光电等多种形式的能量集成在一起进行转换时新能源技术发展的新趋势。在经常用的几种基于振动的俘能方法中，静电式俘能器需采用外接电源，而电磁和压电俘能以其各自的优点表现了潜在的应用价值，因而关于电磁发电机与压电发电机的研究均受到了国内外众多技术人员的关注[13]。 5.1国外复合式俘能技术的研究状况 国外的Ab Rahman[14]等人将压电与电磁俘能器结合起来，开发出复合式振动能量收集器。此装置将四极磁铁排列到压电悬臂梁的自由端。当收集器受力振动时，压电与电磁则会动作产生电能[15]。实验结果表明：当振动的共振频率达到15Hz，1g（1g=9.8m/s2）加速度时能量收集器的输出功率最大，从而通过有效地集成压电与电磁能量收集器，可以产生比单一能量收集器更多的能量。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 而Ali[16]则是通过对压电、电磁、压电-电磁复合式三