振动能是自然界大量存在的清洁能源之一,振动能量采集技术能够将振动能转换为电能,振动能量采集器最初为了解决给低功耗产品供电而开始研究。随着研究的不断深入,振动能量采集器已逐渐成为能量收集和新能源领域的一个重要研究方向。由于环境中存在的振动具有低频的特性,所以研究一种低频的振动能量采集器来适应自然环境中的低频振动具有重大意义。论文针对基于永磁吸引力的低频振动能量采集器优化设计的需要,首先对提出的非线性结构进行线性优化的仿真,建立低频电磁式振动能量采集器模型;对拾振系统稳态磁场分布、振子三维受力情况以及感应线圈的电学特性分别进行仿真分析;然后通过搭建的振动平台对拾振系统的磁通梯度及输出功率密度进行优化获得感应线圈的最优参数;最终在实验平台下进行开路电压测试和整流实验验证。论文的主要工作如下:(1)通过查阅国内外相关文献,在综述现有振动能量采集器的基础上,将其拾振系统结构分为线性和非线性结构两大类,并进行了总结和分析;(2)基于现有的振动能量采集技术,探讨振动能量采集器线性与非线性结构的力学运动原理,分析振动能量采集器的电磁学机理,通过现有的拾振系统结构模型,提出低频振动能量采集器的新结构;(3)利用有限元仿真软件,在基于永磁吸引力非线性采集器结构基础上,以拾振系统的线性程度为优化目标,利用正交实验方法优化设计了一种低频振动能量采集器的结构模型;对拾振系统进行了力学仿真分析和稳态磁场仿真分析,综合仿真数据分析,设计了采集器的结构参数,完成了采集器结构设计。(4)试制了低频振动能量采集器实验样机,进行输出性能测试,并对输出进行整流输出。通过实验得到,当频率为10.653Hz与系统固有频率发生谐振时,采集器的输出电压峰值大约为22.6V,在感应线圈最优厚度时的输出功率密度为0.899mW/cm~3,同时输出电压通过整流,输出电能能够稳定有效的驱动LED灯工作。