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随着社会的快速发展,能源的消耗大大加快。但是消耗的能源大部分是不可再生能源,而且这些能源的消耗会污染环境。随着这些能源越来越少以及环境污染越来越严重,远不能满足人类的可持续发展。加之人们对环境的关注,对人类社会自身发展的需求,绿色、高效、无污染能源的研究受到了科学家的普遍关注。其中主要应用的有风能,太阳能,潮汐能,地热能等这些大型发电能源,但是这些能源都会受到地域或时间上的限制。对于微型系统来说,需要功耗量不大,小型供电设备足以满足其需要。其中振动形式的能量普遍存在于自然环境中,振动发电机作为一种新生事物,有着无限的能量来源,有着传统发电机和各种能量电池不可比拟的独特优点,有着强大的生命力和远大的发展前景。本文应用永磁材料,基于电磁感应原理,构建了振动发电的相关理论模型,进行了仿真分析,设计并制作了样机进行了实验研究。 1.在查阅文献、资料的基础上,了解到永磁振动发电机的国内外发展现状,明确了课题研究的目的与意义。 2.以法拉第电磁感应定律为理论基础,论述分析了永磁振动发电机相关理论模型,介绍了有关有限元计算的基本知识等。 3.应用有限元分析软件对所设计的永磁振动发电机的磁场进行仿真分析,根据分析结果优化设计发电机的结构;以优化后的结构为模型,进行了瞬态仿真分析,得出了振动发电机的输出电压。 4.根据以上仿真制作了永磁振动发电机样机,对样机的输出电压进行了测试,并对测试结果进行了分析。实验结果表明,通过改进感应线圈的位置可以明显提高振动发电的输出电压,实验测试结果与采用模型计算得到的结果比较符合,证明所建立的模型可以描述永磁振动发电的输出特性。为永磁振动发电机的应用奠定了一定的基础。 5.最后介绍了一下振动发电机的各种联接分析和能量的收集及应用,包括给锂离子电池充电以及给发光二极管供电。