环境振动驱动小功率超磁致伸缩发电机理与特性研究

Aiming to the urgent need of providing working power for low power electronic devices stably for a long time, the project comply with the development trend of low-carbon environmental protection and green manufacturing and it propose a power generation method using environmental vibration to generate power by giant magnetostrictive materials. This method makes full use of the excellent performance of giant magnetostrictive materals and it is on the basis of inverse magnetostrictive effect and Faraday effect. The subject carries out research on the mechanism and key technology of small power giant magnetostrictive generator driven by environment vibration. Firstly, the coupled mapping law between inverse magnetostrictive effect and Faraday effect is analyzed. The coupled law of electromagnetic and mechanical and other generator mechanism in the vibration power generation are studied. Based on these, a vibration power generation device is designed using giant magnetostrictive materials and the parameter optimization method for major functional parts is studied. The optimal power collection and storage circuits are studied and discharging control strategy is established. Effective control of signal conditioning and discharging process are realized. A small power giant magnetostrictive generator system driven by environment vibration is developed. Research results will provide a effective method for solving the working power of low power electric devices and has a great significance for enhancing the application potential of this kind of electronic devices. It also brings a new issue for the field of giant magnetostrictive materials.

针对实现为小功耗电子设备长时间稳定地提供工作电能的迫切需要，项目顺应低碳环保、绿色制造的发展趋势，充分利用超磁致伸缩材料的优异性能，提出一种以磁致伸缩逆效应特性为基础，结合法拉第电磁效应，通过超磁致伸缩材料利用环境振动产生电能的发电方法。课题围绕环境振动驱动小功率超磁致伸缩发电机理与关键技术展开研究。首先分析磁致伸缩逆效应与法拉第电磁效应的耦合映射规律，研究振动发电过程中的电磁、机械耦合规律等发电机理；基于此，采用超磁致伸缩材料设计振动发电装置，研究各主要功能部件的参数优化方法；研究最佳的电能收集存储电路，寻求能量供给的最佳控制略，完成信号调理及放电过程的有效控制；研制环境振动驱动型的小功率超磁致伸缩发电系统。研究成果将为解决小功耗电子设备的电能源问题提供一种有效方法，为提升该类电子设备的应用潜能具有重要意义，也将为超磁致伸缩材料领域的研究带来一个新课题。

针对实现为小功耗电子设备长时间稳定地提供工作电能的迫切需要，顺应低碳环保、绿色制造的发展趋势，充分利用超磁致伸缩材料的优异性能，研究一种以磁致伸缩逆效应特性为基础，结合法拉第电磁效应，通过超磁致伸缩材料利用环境振动产生电能的发电方法。课题围绕环境振动驱动小功率超磁致伸缩发电机理与关键技术展开研究。首先分析磁致伸缩逆效应与法拉第电磁效应的耦合映射规律，研究振动发电过程中的电磁、机械耦合规律等发电机理；基于此，采用超磁致伸缩材料设计振动发电装置，研究各主要功能部件的参数优化方法；研制环境振动驱动型的小功率超磁致伸缩发电系统。研究成果将为解决小功耗电子设备的电能源问题提供一种有效方法，为提升该类电子设备的应用潜能具有重要意义。另外，增加了有关超磁致伸缩双级精密驱动理论与方法的研究。采用超磁致伸缩材料设计通过磁场驱动实现微位移运动的致动器，研究各主要功能部件的参数优化方法，寻求电机运动与超磁致伸缩致动器运动的融合方式，完成振镜双级驱动装置的设计；建立描述超磁致伸缩致动器输出位移与工作磁场关系的磁致伸缩驱动模型，以此为基础，建立激光扫描点位置与电机运动位移、超磁致伸缩致动器位移、磁场关系的振镜双级驱动模型。研究成果为拓展选区激光烧结技术在精密、超精密加工领域的应用具有重要意义。