电磁能量收集器中磁通密度的突变：原理、概念及效应

李忠杰 教授（上海大学-机电工程与自动化欧美直播 ）

2025年12月18日（星期四）上午9：30

This presentation examines the concept and applications of abrupt magnetic flux density changes in electromagnetic energy harvesters (EMEHs). It begins by introducing the research initiative, followed by a detailed exploration of design principles to optimize performance. Key findings include an optimal β value of 3 for peak efficiency, ideal structural parameters such as a wire diameter of 0.12 mm and coil thickness of 4.7 mm, and the superior output of alternating magnet arrangements, with one configuration generating 358.6 mW of power. The research further demonstrates significant practical outcomes. Configurations include a hybrid piezoelectric-electromagnetic system achieving 2.1 W of instantaneous power, capable of charging a 3.7V battery in 20 minutes; a circular flux design with an average output of 0.51 W; and a low-frequency harvester that operates below 1 Hz, producing 144 mW. These results underscore the effectiveness of abrupt magnetic flux changes in enhancing energy harvesting efficiency, paving the way for advanced self-powered devices and sustainable energy solutions.

李忠杰，上海大学副研究员，博士生导师。从事面向海洋无人系统供能理论研究与技术攻关，主持军科委“十四五”重点项目课题，国自然面上、青年基金C类，上海市科技攻关项目等11项，主持项目与课题经费逾1700万元。近年在海洋无人系统供能领域发表欧美直播 论文100余篇，在Energy Environ. Sci., Research, Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Adv. Sci., Nano Energy, Appl. Energy, IEEE TMECH等中科院分区Top期刊50余篇，其中13篇、4篇分别入选ESI高被引和ESI热点论文。受到百余位院士/会士引用与积极评价。2025年获上海市自然科学一等奖。连续入选2023～2025年世界前2%科学家。2022年“无人艇XX系统”获教育部科技进步一等奖。获2021 ICANDVC国际会议获最佳论文奖，ASME最佳论文奖，2024年度期刊IJPEM-GT论文奖。获英国物理学会授予2025年杰出审稿人奖。获2022年“上海科技青年35人引领计划”。入选上海市“海外高层次人才计划”、“启明星计划A类”与“扬帆计划”。研究工作应用于极地科考南极某海域的自供能长时温盐测绘，以及“中国水下考古又一里程碑式的重大发现”长江口二号古沉船勘探打捞，研制了基于阶跃式磁场自供电无人监测机器人，实现了水文环境自供电监测过程能源自给自足。被人民网评价：“…为水下文物长期监测和保护…等提供坚实的能源支撑与保障”。光明网评价：破解了超低频俘能能量收集的难题。研制了某型号UUV海洋发电送电机器人，作为代表性产品，参加了2024年海军重大成果展。担任多知名期刊编委。

撰写：任露洋

排版：陈仕发

一审一校：任露洋

二审二校：马将

三审三校：郑纯