電磁發(fā)電機研究現(xiàn)狀國內(nèi)外文獻綜述電磁發(fā)電機的發(fā)電原理是法拉第電磁感應(yīng)原理，通過線圈與磁鐵之間的相對運動，在線圈的周圍產(chǎn)生變化的磁場，從而使得穿過線圈的磁通量發(fā)生改變，進而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，由產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢驅(qū)動閉合線圈內(nèi)部發(fā)生電子定向移動產(chǎn)生感應(yīng)電流。法拉第于1831年發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久，就發(fā)明了世界上的第一臺發(fā)電機，此后經(jīng)過一百多年的發(fā)展，電磁式發(fā)電機已成為現(xiàn)今最主要的發(fā)電方式之一。但是隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的電磁發(fā)電機因其體積較大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜等因素而逐漸無法適應(yīng)新時代便攜式設(shè)備的供電需求。因此，近年來不斷有研究者針對電磁發(fā)電機的小型化、便攜式等需求進行研究，針對不同的能量來源設(shè)計多種適應(yīng)性的結(jié)構(gòu)，在促進電磁發(fā)電機小型化的同時保證較高的輸出，相關(guān)的研究取得了較為有效的進展。為解決物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中數(shù)以億計的傳感節(jié)點供電問題，提供了一種新思路，具有廣闊的應(yīng)用前景。2015年JosefJoos和OliverPaul報道了一種能夠通過在球形腔內(nèi)運動的磁球?qū)⒄駝幽芰哭D(zhuǎn)換為電能的磁能收集器[52]，如圖1-5所示。變化的磁場可以在三個正交線圈中產(chǎn)生電動勢。這種結(jié)構(gòu)與以前相類似的單軸線圈相比能夠?qū)⒐β适占侍岣呒s3倍。通過對能源收集器的結(jié)構(gòu)進行定型，解決了單線圈設(shè)計只能在一個維度上產(chǎn)生電能的局限性，設(shè)計的能源收集器可以配備三個正交線圈。將這個結(jié)構(gòu)放置在8到30赫茲的單軸振動環(huán)境中，可以觀察到球體運動從低振動振幅下的有序運動過渡到高振幅下的不規(guī)則運動，在不規(guī)則狀態(tài)下收獲的能量有顯著提升。圖1-5帶有三個正交線圈的球形磁性能量采集器Figure1-5Sphericalmagneticenergyharvesterwiththreeorthogonalcoils在能量采集領(lǐng)域，如何實現(xiàn)超低頻激勵源的高效能量提取是一個關(guān)鍵問題。為了解決這一問題，2018年K.Fan等人提出了一種單穩(wěn)態(tài)電磁能量采集器(EMEH)[53]，它由封裝在圓柱形管中的可移動中心磁鐵和分別貼在圓柱形管兩端的兩端磁鐵組成，如圖1-6所示。三個磁體的排列方式是在中心磁體的兩側(cè)施加吸引作用。一組線圈纏繞在管的外表面以提供電力輸出，兩個彈簧被用來支持中心磁鐵。在z向激勵下，中心磁鐵沿著管軸來回移動，誘導線圈發(fā)電。圖1-6單穩(wěn)態(tài)電磁能量采集器Figure1-6monostableelectromagneticenergyharvester2020年，X．Yang等人報道了一種基于磁懸浮的新型電磁能量收集器[54]，如圖1-7所示。該采集器可以在低頻和低振幅信號源下很好地工作。該收集器由三穩(wěn)態(tài)非線性增強機制控制，通過在平面上使用四個外部磁體的簡單布置來實現(xiàn)。磁懸浮結(jié)構(gòu)中具有共振阱間振蕩的三穩(wěn)態(tài)非線性，可以使器件在低頻下具有更高的工作效率和更寬的工作帶寬。圖1-7基于磁懸浮的結(jié)構(gòu)三穩(wěn)態(tài)混合能量收集器Figure1-7Amagneticlevitation-basedtristablehybridenergyharvester2020年L.Wu等人提出了一種新型的雙饋磁通開關(guān)永磁電機（DF-FSPM）[55]，如圖1-8所示。與傳統(tǒng)的電樞繞組僅位于定子內(nèi)的方式不同，該電樞繞組同時纏繞在定子磁極和轉(zhuǎn)子齒上，此設(shè)計充分利用了轉(zhuǎn)子槽區(qū)的空間以此來提高電機的電負荷，進而提高轉(zhuǎn)矩密度。此外，它具有容錯操作的潛力，因為它包括兩組電樞繞組，可以單獨工作。圖1-8一種新型帶電樞繞組的雙饋磁通開關(guān)永磁電機Figure1-8Anoveldoubly-fedflux-switchingpermanentmagnetmachine最終與FSPM電機相比，DF-FSPM電機的轉(zhuǎn)矩密度提高了約46.5%，而每磁體體積的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)量也提高了約39.6%。此外，DF-FSPM機的效率和功率因數(shù)均高于傳統(tǒng)的磁通切換型永磁電機(FSPM)機。參考文獻[1]趙一澤.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)初探[J].通訊世界,2019,26(01):117-118.[2]GubbiJ,BuyyaR,MarusicS,etal.InternetofThings(IoT):AVision,ArchitecturalElements,andFutureDirections[J].FutureGenerationComputerSystems,2013,29(7):1645-1660.[3]王陸彤菲.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與研究綜述[J].數(shù)字通信世界,2017(10):31-32.[4]丁露,倪佳.物聯(lián)網(wǎng)與傳感器技術(shù)發(fā)展綜述[J].中國儀器儀表,2013(09):26-29.[5]薛波.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用綜述[J].通訊世界,2017(01):9-10.[6]陳濤.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材,2021(02):43-44.[7]葉寧.論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點及應(yīng)用[J].科技資訊,2020,18(34):53-54+57.[8]王澤華.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展應(yīng)用[J].電腦知識與技術(shù),2020,16(14):252-253.[9]王霽龍,劉巖,景媛媛,許慶麗,錢祥宇,張義紅,張坤.纖維基可穿戴電子設(shè)備的研究進展[J].紡織學報,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]劉津池,于淼,王俠.摩擦納米發(fā)電機在織物基智能可穿戴中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代紡織技術(shù),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. [