面向self-powered mems的电磁发电微电源技术研究

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1、万方数据论文题目：面向Self-poweredMEMS的电磁发电微电源技术研究作者姓名：王囤专业名称：扭越剑造及甚自动化指导教师：杜坐握论文提交日期：论文答辩日期：授予学位日期：入学时间：2Q曼曼生窆且研究方向：先进剑造工艺!装釜区甚自动化职称：副敦攫万方数据RESEARCHoNTHEELECTRoMAGNETICMICROGENERATORFORSELF．PoWER皿DMEMSADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofM【ASTERoFPHILoSoPHY

2、fromIIllIllmlIlllllmUllllUlllIIillIIIIlY2676652ShandongUniversityofScienceandTechnologyWangGangSupervisor：AssociateProfessorDuXiaozhenCollegeofMechanicalandElectronicEngineeringMay2014万方数据声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：

3、弓阀＼＼日期：1州气．6．AFFIRM[ATIoNIdeclarethatthisdissertation，submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology，iswhollymyownworkunlessreferencedofacknowledge·Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracade

4、micinstitute．Signature：习r硼m钯：砂tq．‘I＼万方数据山东科技大学硕士学位论文摘要微电机系统(MEMS)出现于20世纪80年代中后期，是指可以批量制造的，集微结构、微执行器以及信号处理和控制电路等于一体的器件或系统，其特征尺寸一般在1009m范围内。微电源技术是MEMS技术研究的重要组成部分，随着现代社会微电子技术的高速发展，在便携式电子产品、无线传感领域MEMS技术得到广泛应用，如何对这些微电子产品长期供电已经成为微电源技术急需解决的问题。本文概述了国内外近年来电磁发电微电源的研究现状和应用趋势，对几种不同类型的电磁

5、发电微电源系统进行了分析对比，针对当前微电子设备的供电问题，提出了依据电磁感应原理，利用MEMS技术将微型平面螺旋弹簧、感应线圈、永磁体构成一种电磁发电微电源装置，从而满足工业无线监测、植入式医疗监测、无线网络传感系统、微小机器人自由移动系统等微型装置的供电需求。首先根据粱的振动理论，对本文所设计装置的拾振部分进行理论分析，通过分析计算，得到影响平面粱振动的参数。其次列举出，运用有限元仿真软件ANSYS对常用的几种不同结构的悬臂梁结构进行以下主要参数的比较分析：静态及模态分析、应力分布分析、前三阶振动特性分析等，通过对比分析确定适用于本课题的最

6、优悬臂梁结构。然后对电磁发电微电源装置的换能部分进行电磁发电分析，进而确定永磁体振子的材料和形状，再根据理论推导过程利用MATLAB软件对平面感应线圈进行优化分析，得到感应线圈匝数及导线横截面半径的最优尺寸。最后利用ANSOFTMaxwell软件建立了微电源结构仿真模型，通过仿真分析计算得到不同方向上磁感应强度B的变化规律以及永磁体振子与感应线圈在不同相对位置下所产生感应电动势的变化曲线。通过以上的结构和仿真分析结果比较，最终得到当永磁体振子与感应线圈相对距离为1．25mm时，线圈产生最大感应电动势2．65mY，最大输出功率为0．6626IJw

7、，本文的计算和仿真结果将为电磁发电微电源装置的整体结构优化设计和后续试验提供依据。关键词：电磁发电；环境振动；电磁分析；Self-PoweredMEMS万方数据山东科技大学硕：上学位论文ABSl’R人CTABSTRACTMicro-Electro-MechanicalSystem(MEMS)appearedinthelate80’SoftwentiethCentury．Thefeaturesizeisgenerallyintherangeof1001．tM．Micropowertechnologyisanimportantpartinthere

8、searchofMEMSTeclulology．Withtherapiddevelopmentofmicroelectronictechnologyi