基于垂直运动磁体的高效振动-电磁能量采集器研究与设计

作者：孙建超; 周强^*; 韦甜柳; 李巍巍; 邱奕茗

来源：国外电子测量技术, 2022, 41(11): 78-87.

DOI：10.19652/j.cnki.femt.2204251

• 能量采集
• 电磁感应
• 自供电

随着电子设备功耗越来越低，采用振动-电磁能量采集器将人体或者环境中的振动能转换为电能，从而为低功耗电子设备进行供电成为研究的重点与热点。现有振动-电磁能量采集器主要集中于水平方向磁体运动切割磁力线，从而将动能转换为电能。研究并制作了基于磁体垂直运动的振动-电磁能量采集器，结合磁体运动分析能量转换机理，研究磁体运动形式、线圈参数及缠绕位置等对于输出功率之间的关系，提出线圈集中缠绕结构的振动-电磁能量采集器，能够显著提高输出功率。通过激试验表明，能量采集器在垂直方向激振力频率为4 Hz的作用下，在永磁体高度与线圈缠绕高度为4∶3的前提下，能量采集功率与线圈沿柱筒均匀覆盖缠绕相比提升400倍；在能量采集器与负载(试验负载91Ω)阻抗匹配条件下，能量采集器最大输出功率为28.83 mW;通过人体运行力量转换试验可知，在人手腕跑步运动的情况下，能够驱动温湿度计正常工作。所设计的能量采集装置能够广泛应用于机械振动监测无线网络传感器自供电节点中。

• 单位
  南方电网科学研究院有限责任公司; 山东理工大学; 电子工程学院