微型电磁式振动能量采集器的设计和电磁特性仿真研究

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5.633 μW.     

一种新型宽频振动能量采集器的设计、优化与实验

传统悬臂压电能量采集器受限于其线性设计与单一共振峰的频率响应特性,在复杂多变的环境中面临采集效率低的技术瓶颈。因此,提出了1种新型具有3个共振峰的F型压电能量采集器,利用COMSOL仿真软件对采集器系统进行了设计与结构优化,并开展了实验测试,证明了仿真结果的有效性。为进一步拓宽F型采集器的采集工作带宽,在2个副梁不同位置处设计了限位器,实验分析了限位器对采集器带宽及输出电压的影响。结果表明,限位器的引入将工作带宽从4.73 Hz大幅拓展至7.38 Hz,增强了采集器在复杂环境中的适应能力。     

静电屏蔽与静电能量

运用经典电磁学理论结合能带论的方法讨论了静电屏蔽效应,认为静电屏蔽效应是静电场屏蔽效应．而不是静电势即静电能量的屏蔽效应。计算了静电平衡状态下导体的静电能量;分析了计算的方法;讨论了静电能量与静电场能量的意义与区别。通过计算处于静电平衡状态导体球的静电能和静电场能,计算了带电薄层的厚度并讨论了薄层厚度的意义     

双自由度磁悬浮式桥梁振动能量采集器数值仿真和优化

提出了一种能利用桥梁振动能量为传感器持续供电的双自由度磁悬浮振动能量采集器(TMEH),该系统的能量采集效率远高于传统单自由度磁悬浮振动能量采集器(SMEH).推导了TMEH系统的运动控制方程和机电耦合方程;建立了TMEH的多目标优化模型,提出了基于NSGA2算法的能量采集器参数优化设计方法;最后将TMEH和SMEH在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下的响应特性和能量采集效率进行了对比.研究结果表明:1)通过NSGA2算法优化设计,TMEH能获得更宽的采能带宽和更高的输出功率;2)TMEH比SMEH的采能效率有明显提高.在简谐振动激励和桥梁随机振动激励作用下,TMEH的输出功率比SMEH增加了约2倍.     

静电能量与静电场能量关系研究

分析了静电能量、静电场能量的来源、分布区域、差别与联系,指出,静电能量是带电体内电荷之间的相互作用能,它是由电荷携带的,定域于电荷存在的空间中。静电场能量是散布在场存在的空间中,是由场携带的。静电能量和静电场能量是相互伴随产生和消失的,这正是静电场能量到底是由场携带的还是由电荷携带的在静电场的情况下无法判断的原因。静电场能量和静电能量在数值上是相等的,这为静电场能量的测量提供了一条有效的途径。建议将静电能量和静电场能量区别开来,这有助于教和学,有助于进一步完善电磁学理论体系。     

微型压电及磁电式能量采集器的研究进展

无线传感器网络是二十一世纪影响人们生活的关键技术之一,具有广阔的应用前景,而微型能量采集器因最有可能代替传统电池为其节点供电,已成为国内外的研究热点。重点介绍了国内外压电式及磁电式微型能量采集器的研究进展;分析了其结构设计、器件性能,包括器件固有频率、输出电压以及输出功率等关键性参数,总结了其能量收集模块与能量储存模块的优缺点,对未来研究工作所面临的挑战及发展趋势进行了讨论。     

悬臂梁双压电振动能量采集器发电性能研究

为了收集环境中的振动能量,实现无线传感器网络节点等低能耗器件的自供电,针对电动机的机械振动,设计了一种可采集电动机振动能量的压电振动能量采集器。研究了电动机转速、负载阻值和悬臂梁自由端固定不同质量永磁铁块对压电振动能量采集器输出电压和输出功率的影响。实验结果表明,负载上电压随着负载阻值的增大而增大;输出功率不随负载阻值和所加永磁铁质量的增大,而是存在一个最优负载和一个最佳质量的永磁铁,当电动机的振动频率等于悬臂梁双压电振子的固有频率时,输出功率达到最大,并与理论计算值接近。     

LTC3108在MSMA振动能量采集器中的应用

为将磁控形状记忆合金振动能量采集器收集到的微弱交流电,转化为可以向无线传感器网络系统供电的稳定直流电,采用LTC3108芯片,设计磁控形状记忆合金振动能量采集器电源管理电路.研究结果表明:该系统在输入幅值和频率波动的情况下,能够输出稳定的直流电压,可以对无线传感器网络系统提供持续稳定的电压,满足对振动能量的存储能力及存储效率的要求.     

一种可调谐非线性磁式压电能量采集器

为拓宽压电能量采集器的有效频带,通过在附有末端磁铁的压电悬臂梁上增加一对移动磁铁,设计了一种频率可调、单-双稳态模式可快速切换的非线性磁式压电能量采集器。首先,对采集器进行分布参数动力学分析,基于Euler-Bernoulli理论推导了系统动力学方程,根据Lagrange函数分析系统动能、势能和电能表达式,利用磁偶极子模型得到系统的磁力表达式,通过Galerkin离散方法和泰勒展开得到系统的一阶降阶模型,利用谐波平衡法得到方程的解析表达式。随后,利用仿真软件分别对采集器的单-双稳态特性进行研究,分析了磁铁间距、阻尼、负载等参数对系统输出电压和功率的影响,并通过实验进行验证。实验结果表明：通过移动磁铁引进的非线性磁力有效增加了采集器的输出电压和输出功率;通过改变磁铁间距改变能量采集器的谐振频率,较好地拓宽了采集器的工作频带;系统可通过调节磁铁间距实现单稳态模式与双稳态模式之间的切换,能够分别利用单稳态模式和双稳态模式收集高频和低频环境下的振动能量。     

基于变结构控制的感应电机能量优化控制

感应电机的每安培最大转矩控制是一种简单、有效的能量最优控制方法,该方法在满足电机电磁转矩要求的前提下,尽可能地减小定子电流的幅值大小,从而提高了电机稳态的运行效率。该文提出了一种基于变结构控制的感应电机每安培最大转矩控制方案。该方案选择定子电流误差方程作为切换面方程,利用变结构滑模控制的到达条件对方案的稳定性进行了证明,给出了使系统稳定的一个充分条件。仿真的结果表明,在轻载情况下该方案具有和直接转矩控制(DTC)相似的动态性能,而在稳态效率上却能提高很多。     

静电场对大鼠皮肤角质层结构的调控

用热融法将多孔聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)制备多孔PTFE/PE/PP驻极体,通过表面电位衰减测量研究多孔PTFE/PE/PP驻极体的电荷储存稳定性;借助于电子显微镜和激光共聚焦显微镜观察静电场对大鼠皮肤角质层结构的影响,探讨静电场促进药物透皮吸收的作用机制.结果表明:1)多孔PTFE/PE/PP驻极体具有良好的电荷储存稳定性;2)静电场能有效改变皮肤角质层层状类脂的有序排列.     

对静电能有关问题的探讨

本文系统地用场论的观点说明了静电能、静电自能、相互作用能、电势能和静电场能的区别与联系,澄清了某些含混不清的观念,有助于对静电场能的深刻领会。     

静电场携带静电场能量的证明

根据电容器充电过程中能量的转化关系,讨论了静电场能和静电能的概念,证明了静电场能是由场自身携带的,静电能量是由带电体自身携带的。分析了传统电磁学理论中关于自能、互能和静电能、静电场能等概念容易引起混淆的原因,提出舍弃自能、互能的概念,建立静电能、静电场能概念的建议,使得电磁学理论与固体理论相协调。     

AI~(3 ),Ph~(2 )掺杂提高SIO_2驻极体正电荷贮存性能

运用熔凝工艺在非晶态ＳｉＯ２薄膜驻极体中掺入质量分数为０．２的Ａｌ２Ｏ３和质量分数为０．４的ＰｂＯ．高温恒栅压正电晕充电及等温电荷衰减等实验表明,经Ａｌ(３＋)和Ｐｂ(２＋)离子掺杂改性的ＳｉＯ２薄膜（ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＰｂＯ）具备较好的正极性驻极体性能,其正电荷储存稳定性在２１０ｄ后高于９５％;热激放电（ＴＳＤ）正电荷电流谱成为简明的负向放电曲线,峰值稳定于ｔ＝２９０℃附近;薄膜成形温度降低为８００℃左右,工艺得到简化．这表明有针对性的离子掺杂可以有效改善ＳｉＯ２薄膜体内的微观网络结构,从而提高其电荷注人与存储能力．     

中国能源战略及规划要点浅谈

分析了目前中国能源现状及所面临的问题,探讨了今后我国的能源调整战略,并针对性地提出了规划要点,对我国能源决策提供了建设性的意见。     

高速铁路轨道结构弹性衬垫材料组成的正交优化

本文合成了一种可用于高速铁路轨道结构的弹性衬垫新材料。这种材料由聚氨酯、芳香系加工油及其聚合物,以及玻璃粉等组成。用正交优化研究了这种材料的最佳组成和原料配比。由最优化的组成制备的这种弹性衬垫材料不仅具有比同类材料更优良的机械性能,而且成本较低     

高燃速发动机脱模静电安全性分析

首先采用渗透系数理论计算分析,确定了某型号高燃速推进剂是静电敏感性推进剂;再通过推进剂与芯模的静电起电模拟实验、静电电阻率测试实验、推进剂脱模工艺实时静电检测实验,确定了固体推进剂脱模操作静电危险特性,为推进剂脱模工艺采取相应的防静电措施提供实验依据.