日本电磁式发电机技术

日本电磁式发电机技术（共3篇）

日本电磁式发电机技术 篇1

(2014-161-日本-2)

近期, 该公司开发成功一触式内藏接口电磁阀, 产品采用独特的接口固定技术, 徒手把树脂管插入电磁阀连接口即可完成连接;用手压住伸缩式接口处即可断开连接。使树脂管和电磁阀的连接和分离变得异常简单, 同时避免了目前市场上电磁阀产品普遍存在的连接螺栓一旦松动会造成液体或气体泄露的缺点。该产品可用于精密测量等分析仪器领域。

目前, 该产品在日本已商品化, 产品适用于使用精密分析 (监测) 仪器设备的科研单位等, 有一定市场需求。

该公司拟在中国寻求合作伙伴, 通过委托生产包括该产品在内的电磁阀产品部件, 共同开拓市场。

日本电磁式发电机技术 篇2

本节课我设计了四个大的框架，分别是观察“磁生电”现象；探究感应电流产生的条件；观察手摇发电机；以及交流电和高压输电。教材安排的很合理，通过一个微型小电扇发电，二极管发光，激发学生的求知欲，然后引出法拉第的电磁感应现象和感应电流。进一步通过实验探究感应电流产生的条件，了解电和磁之间的相互联系，提高学生观察能力、分析概括能力和联系简单现象探索物理规律的能力，将电磁感应原理应用，观察和体验发电机是怎样发电的，提高学生应用知识分析和解决问题的能力 情感、态度、价值观。使学生认识自然现象之间是相互联系的，进一步了解探索自然奥妙的科学方法，认识任何创造发明的基础是科学探索的成果，初步具有创造发明的意识。本节教学重点是通过探索知道电磁感应现象 ；通过实验知道交流发电机的工作原理。教学难点是由实验现象概括物理规律——电磁感应 ；应用原理分析问题——发电机工作原理。

上完本节后，能够基本达到本节的教学目标，用两个课时来使学生观察、探究、体验。针对观察“磁生电”现象，我添加了一个小的实验，让学生动手并观察小型电机模型，观察二极管的发光，从而使学生兴趣猛增，随后在探究感应电流产生的条件，根据课本上的实验表格，学生都能较好的完成观察实验，总结出感应电流产生的条件，接下来就是感应电流的方向教学，可能由于我的设计不够合理，或者教材内容没有把握到位，导致学生在探究过程中花费较多的时间，学生很难在大脑中抽象出导体切割磁感线运动、磁场方向和感应电流方向。在做这部分巩固练习时，遇到较大的困难。在发电机教学中，学生学生对其原理比较清晰，但是在内部有关电磁感应原理还比较生疏。在交流电的介绍中，给出的周期，频率，以及他们之间的关系，由于时间关系，没做相应的练习。在生活物理社会的阅读中，详细讲述了为什么采用高压输电。

本节课需要改进的内地方很多，具体归纳一下几点：

1、在本节教学中将演示实验，分配给每个小组来做，学生兴趣回更浓厚；

2、在探究感应电流方向与什么因素有关时，由于器材限制，改用视频展台，让学生观察灵敏电流计更清晰；

3、学生的抽象思维形成较难，要合理恰当利用身边的器材，让学生体验三维坐标及空间；

日本电磁式发电机技术 篇3

微机电系统 (MEMS) 技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业, 在几乎所有领域中, 包括煤机设备、汽车、航空、航天、环境监控等, 采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等都有着十分广阔的应用前景。围绕MEMS技术正在兴起一个巨大的产业[1]。

目前, 典型的电子产品方便使用的同时也存在着电源运行费用高、循环周期短的问题, 而且电子产品大部分重量被电源占据。所以减轻系统重量、延长电池运行寿命的需求已经对微动力发电系统的发展提出了更大的挑战。如果这项技术能够成功应用于煤矿上, 将给目前不景气煤矿行业节约很大成本。

振动能量在人们日常生活、生产环境中广泛存在, 如井下设备产煤过程中各种机械的振动, 工业生产中设备运转时引起设备自身和厂房振动, 各类输送管道的振动, 汽车、火车等交通工具行驶过程中会产生振动, 以及路面和列车轨道的受迫振动, 家用电器工作时会产生微弱的振动。

1 研究现状

1) 2007年英国University of Southampton的SP Beeby等[2]研制了动圈式振动发电机, 机构总体尺寸0.15 cm3, 在固有频率52 Hz附近, 振幅0.59g, 外接负载4 kΩ, 发电机输出功率达46μW, 结构如图1所示。

采用悬臂梁拾振机构, 线圈固定在梁自由端, 两个永磁铁NS极相对, 在气隙中形成近似均匀磁场, 线圈振动产生动生电动势。此种结构仅能收集到固有频率附近的振动能量, 对振动频率随时间变化的环境的适应性较差。

2) 山东理工大学咸化彩等[1]2008年研制一种永磁体内置发电机, 结构如图2所示。

1.壳体2.非导磁连接件3.绕组4.永磁体5.弹簧6.非导磁弹簧座7.整流桥8.超级电容9.引线10.电阻

采用典型的弹簧振子机构, 结构简单、使用方便。采用铁氧体永磁材料, 尺寸为直径14 mm, 长度18 mm, 剩磁0.495 T, 在外部振动为2 H时, 最大输出电压12 V, 输出电压经整流后, 可用于多种低压供电系统。

3) 2009年University of Michigan, USA的Tzeno Galchev等[3], 针对低频大振幅的环境, 研制的发电机, 结构图如图3所示, 系统总体积3.74 cm3, 当输入信号时, 将输出最大功率288μW, 平均功率5.8μW。

工作原理:中部质量块和弹性膜组成低频机构, 上部和下部由磁铁和弹性膜组成高频振动机构, 环境中的低频振动信号引起低频机构的共振, 当质量块运动接近上下磁铁时, 对磁铁产生激励作用, 引起上下高频机构的自由振动。

其创新之处在于收集环境中的低频振动, 经机构转换成高频振动, 从而提高转换效率。

4) 2003年国内重庆大学温中泉[4]提出一种方案, 拾振机构如图4所示, 这种机构优点是在第一、二、三阶模态下, 都能产生感应电动势, 即能收集到一、二、三阶固有频率附近的能量, 从而扩大响应频宽。

拾振机构尺寸:在4.1 mm×4.1 mm面积内, 梁宽200μm, 厚50μm, 质量块1 mm×1 mm×1 mm, 其一阶固有频率为103 Hz, 二阶固有频率为236 Hz, 三阶固有频率为238 Hz[6]。采用开路测试, 外部激励振幅为50μm时, 感应电压在100 m V以上的激励频率范围为118~126 Hz、205~213 Hz。两个频带值相差太大, 机构对环境振动响应频带不连续。

综合以上研究可知, 国内外学者对电磁式能量采集装置做了大量的研究, 提出了多种机构, 实现了振动能向电能的转换。

3 存在的困难和面临的挑战

虽然做了大量的微型电磁式振动能量采集器的研究, 但是要进一步发展, 仍需克服诸多困难和挑战。环境振动通常是由一系列不同频率的振动信号组成, 在不同场合振动信号差异是非常大的, 当前研究中的电磁式振动能量采集器, 其拾振机构只可收集固有频率附近的振动, 远离固有频率的振动获取能力弱。即使宽带响应机构, 频率范围是固定的, 对于超出其频带范围的振动信号响应微弱。当前研究的结构存在对环境的适应性较差, 振动能向电能转换效率低下等问题。

1) 建模仿真问题。目前, 采用现有的电磁场分析软件建立3D模型对电磁式振动能量采集器进行分析仍存在很多不足, 仿真结果精度不高, 对模型性能预测有较大偏差, 这方面有待提高。

2) 结构性能优化问题。为实现微型电磁式振动能量采集器的实用化和产业化, 尤其是在特大型矿井煤机设备上使用, 安全系数要求高, 必须要求输出稳定的电压和功率, 如何在小尺度下提高输出功率和输出电压, 对器件的结构和性能进行优化, 仍然需要进一步研究。

3) 微操作与微装配问题。微型电磁式振动能量采集器结构复杂, 零件尺寸小, 微型线圈的制作目前工艺还不成熟。另外微型零件的精确装配对人工操作要求很高。但是现有装配技术不成熟, 很难实现按设计要求精密装配, 引起仿真结果的误差。

4 结语

国内外各研究机构对电磁式微型振动发电机的研究, 实现了把环境中的振动能转换成电能。环境中的振动是复杂的, 如何在小体积的前提下, 设计一种高效换能结构, 并且能适应多种复杂环境, 将是接下来重点需要研究的内容。

摘要：介绍了国内外微型电磁式振动能获取装置的研究意义、现状和进展, 综述了各个研究单位所研制的发电装置的结构特点和性能, 分析了不同拾振结构的优缺点, 总结了微型电磁式振动能获取装置面临的挑战和发展趋势。

关键词：电磁式振动,发电装置,拾振结构,获取装置

参考文献

[1]咸化彩.永磁体内置式微型振动发电机的研究[J].微电机, 2010, 43 (1) :16-25.

[2]BeebySP.Amicroelectromagneticgeneratorfor vibration energy harvesting[J].Micromech Microeng, 2007 (17) :1257-1265.

[3]Galchev T.A Parametric Frequency Increased Power Generator for Scavenging Low Frequency Ambient Vibrations[J].Procedia Chemistry, 2009 (1) :1439-1442.

[4]温中泉.微型振动式发电机的基础理论及关键技术的研究[D].重庆:重庆大学, 2003.

[5]Sari I.An electromagnetic micro power generator for wideband environmental vibrations[J].Sensors and Actuators A, 2008, 145-146:405-413.