【《电磁发电机研究现状国内外文献综述》1700字】

电磁发电机研究现状国内外文献综述电磁发电机的发电原理是法拉第电磁感应原理，通过线圈与磁铁之间的相对运动，在线圈的周围产生变化的磁场，从而使得穿过线圈的磁通量发生改变，进而产生感应电动势，由产生的感应电动势驱动闭合线圈内部发生电子定向移动产生感应电流。法拉第于1831年发现电磁感应现象之后不久，就发明了世界上的第一台发电机，此后经过一百多年的发展，电磁式发电机已成为现今最主要的发电方式之一。但是随着社会的发展，传统的电磁发电机因其体积较大、结构较复杂等因素而逐渐无法适应新时代便携式设备的供电需求。因此，近年来不断有研究者针对电磁发电机的小型化、便携式等需求进行研究，针对不同的能量来源设计多种适应性的结构，在促进电磁发电机小型化的同时保证较高的输出，相关的研究取得了较为有效的进展。为解决物联网系统中数以亿计的传感节点供电问题，提供了一种新思路，具有广阔的应用前景。2015年JosefJoos和OliverPaul报道了一种能够通过在球形腔内运动的磁球将振动能量转换为电能的磁能收集器[52]，如图1-5所示。变化的磁场可以在三个正交线圈中产生电动势。这种结构与以前相类似的单轴线圈相比能够将功率收集效率提高约3倍。通过对能源收集器的结构进行定型，解决了单线圈设计只能在一个维度上产生电能的局限性，设计的能源收集器可以配备三个正交线圈。将这个结构放置在8到30赫兹的单轴振动环境中，可以观察到球体运动从低振动振幅下的有序运动过渡到高振幅下的不规则运动，在不规则状态下收获的能量有显著提升。图1-5带有三个正交线圈的球形磁性能量采集器Figure1-5Sphericalmagneticenergyharvesterwiththreeorthogonalcoils在能量采集领域，如何实现超低频激励源的高效能量提取是一个关键问题。为了解决这一问题，2018年K.Fan等人提出了一种单稳态电磁能量采集器(EMEH)[53]，它由封装在圆柱形管中的可移动中心磁铁和分别贴在圆柱形管两端的两端磁铁组成，如图1-6所示。三个磁体的排列方式是在中心磁体的两侧施加吸引作用。一组线圈缠绕在管的外表面以提供电力输出，两个弹簧被用来支持中心磁铁。在z向激励下，中心磁铁沿着管轴来回移动，诱导线圈发电。图1-6单稳态电磁能量采集器Figure1-6monostableelectromagneticenergyharvester2020年，X．Yang等人报道了一种基于磁悬浮的新型电磁能量收集器[54]，如图1-7所示。该采集器可以在低频和低振幅信号源下很好地工作。该收集器由三稳态非线性增强机制控制，通过在平面上使用四个外部磁体的简单布置来实现。磁悬浮结构中具有共振阱间振荡的三稳态非线性，可以使器件在低频下具有更高的工作效率和更宽的工作带宽。图1-7基于磁悬浮的结构三稳态混合能量收集器Figure1-7Amagneticlevitation-basedtristablehybridenergyharvester2020年L.Wu等人提出了一种新型的双馈磁通开关永磁电机（DF-FSPM）[55]，如图1-8所示。与传统的电枢绕组仅位于定子内的方式不同，该电枢绕组同时缠绕在定子磁极和转子齿上，此设计充分利用了转子槽区的空间以此来提高电机的电负荷，进而提高转矩密度。此外，它具有容错操作的潜力，因为它包括两组电枢绕组，可以单独工作。图1-8一种新型带电枢绕组的双馈磁通开关永磁电机Figure1-8Anoveldoubly-fedflux-switchingpermanentmagnetmachine最终与FSPM电机相比，DF-FSPM电机的转矩密度提高了约46.5%，而每磁体体积的转矩产量也提高了约39.6%。此外，DF-FSPM机的效率和功率因数均高于传统的磁通切换型永磁电机(FSPM)机。参考文献[1]赵一泽.物联网技术初探[J].通讯世界,2019,26(01):117-118.[2]GubbiJ,BuyyaR,MarusicS,etal.InternetofThings(IoT):AVision,ArchitecturalElements,andFutureDirections[J].FutureGenerationComputerSystems,2013,29(7):1645-1660.[3]王陆彤菲.物联网发展与研究综述[J].数字通信世界,2017(10):31-32.[4]丁露,倪佳.物联网与传感器技术发展综述[J].中国仪器仪表,2013(09):26-29.[5]薛波.无线传感器网络应用综述[J].通讯世界,2017(01):9-10.[6]陈涛.无线传感器网络在环境监测中的应用[J].绿色环保建材,2021(02):43-44.[7]叶宁.论无线传感器网络的特点及应用[J].科技资讯,2020,18(34):53-54+57.[8]王泽华.无线传感器网络发展应用[J].电脑知识与技术,2020,16(14):252-253.[9]王霁龙,刘岩,景媛媛,许庆丽,钱祥宇,张义红,张坤.纤维基可穿戴电子设备的研究进展[J].纺织学报,2020,41(12):157-165.[10]ChangJ,MengH,LiC,etal.AWearableToxicGas-MonitoringDeviceBasedonTriboelectricNanogeneratorforSelf-PoweredAnilineEarlyWarning[J].AdvancedMaterialsTechnologies,2020.[11]WangJie,QianShuo,YuJunbin,ZhangQiang,YuanZhongyun,SangShengbo,ZhouXiaohong,SunLining.FlexibleandWearablePDMS-BasedTriboelectricNanogeneratorforSelf-PoweredTactileSensing[J].NanoMaterials(Basel,Switzerland),2019,9(9).[12]MarieChan,DanielEstève,Jean-YvesFourniols,ChristopheEscriba,EricCampo.Smartwearablesystems:Currentstatusandfuturechallenges[J].ArtificialIntelligenceinMedicine,2012,56(3).[13]刘津池,于淼,王侠.摩擦纳米发电机在织物基智能可穿戴中的应用[J].现代纺织技术,2020,28(04):53-63.[14]MarieChan,DanielEst`eve,ChristopheEscriba,EricCampo.AReviewofSmartHomes—PresentStateandFutureChallenges[J].ComputerMethodsandProgramsInBiomedicine,2008,91(1):55-81.[15]TakaoMoriandShashankPriya,GuestEditors.MaterialsforEnergyHarvesting:atTheForefrontofaNewWave[J].MRSBulletin,2018,43(3):176-180. [