技術(shù)特征：

1.磁電自供能裝置的設(shè)計(jì)方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)通電導(dǎo)線的火線和零線平行放置，磁電自供能裝置放置在通電導(dǎo)線的火線和零線所組成平面的中間，并且通電導(dǎo)線的火線和零線所組成平面與磁電自供能裝置的頂部和底部距離相等，磁電自供能裝置中硅鋼片根據(jù)圓形線圈的形狀放置在圓形線圈中間的空隙，硅鋼片的疊加方向平行于兩根通電導(dǎo)線組成平面，且該硅鋼片的疊加方向與兩根通電導(dǎo)線方向垂直，硅鋼片所在平面與兩通電導(dǎo)線構(gòu)成的平面垂直，線圈導(dǎo)線圍繞疊加的硅鋼片按順序由硅鋼片的一端向另一端往復(fù)繞制，其繞制方向與兩根通電導(dǎo)線所在平面平行，磁感應(yīng)強(qiáng)度B不大于設(shè)定值B_x＝2×10^-5T時(shí)，由于兩通電導(dǎo)線間產(chǎn)生的等效電壓較小，忽略不計(jì)，進(jìn)而得到在考慮線圈體積盡量小的情況下線圈包圍最大磁通變化量時(shí)，圓形線圈的直徑長度為b，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度和兩根通電導(dǎo)線間距離關(guān)系分析可知：

$b=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\sqrt{2}\mathrm{\π}}\×\frac{1}{B_x},$

式中：μ₀為真空中的磁導(dǎo)率(H/m)，b為線圈直徑的長度(m)，A為電流幅值(A)，根據(jù)上式可獲得供電線路通過不同電流幅值A(chǔ)時(shí)對應(yīng)的線圈直徑長度b；

(2)設(shè)定匝數(shù)為N匝，線圈導(dǎo)線直徑為φm，繞制方式為緊密排列，考慮體積和質(zhì)量因素，N取值為1000匝，設(shè)線圈層數(shù)Tiers為Tiersx時(shí)，滿足線圈高度h和層數(shù)Tiers的對應(yīng)關(guān)系可得：

$h=\frac{N}{T_{iers}}\mathrm{\φ}$

其中線圈高度h等于線圈直徑長度b，得到公式：

$T_{iersx}=\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}\mathrm{\φ}$

根據(jù)上式可獲得供電線路通過不同電流幅值A(chǔ)時(shí)對應(yīng)的線圈層數(shù)Tiers；

(3)計(jì)算不同線徑下線圈中的等效電壓值和線圈內(nèi)阻，進(jìn)而計(jì)算不同負(fù)載時(shí)的輸出功率，計(jì)算等效電壓值公式為：

$U_{eq}=\frac{{\mathrm{N\ωA\μ}}_{0}a}{2\sqrt{2}\mathrm{\π}}\×ln\frac{(b+d+c+\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2)(d+c+\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2-d)}{c(b+c+\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2)}$

線圈內(nèi)阻R₁的計(jì)算公式為：

$R_1=\frac{4\mathrm{\ρ}N\×(a+b+\frac{2\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2)}{\mathrm{\π}\·{\mathrm{\φ}}^2}$

則不同負(fù)載對應(yīng)的輸出功率為：

$\begin{array}{c}{P}_{out}=\frac{{\left({\mathrm{N\ωA\μ}}_{0}a\right)}^2{\mathrm{\φ}}^4{R}_2}{8\[4\mathrm{\ρ}N\×(a+b+\frac{2\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2)+{\mathrm{\πR}}_2{\mathrm{\φ}}^2\]}\\ \×{\ln }^2\frac{(b+d+c+\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2)(d+c+\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2-d)}{c(b+c+\frac{\sqrt{2}{\mathrm{N\πB}}_X}{{\mathrm{\μ}}_{0}A}{\mathrm{\φ}}^2)}\end{array}$

式中：U_eq為等效電壓(V)，ω為交流電的角頻率(rad/s)，a為線圈等效長方形磁導(dǎo)體邊長(m)，c為磁導(dǎo)體近邊與通電導(dǎo)線的距離(m)，d兩個(gè)導(dǎo)線之間的距離(m)，x₁為磁導(dǎo)體遠(yuǎn)邊與通電導(dǎo)線的距離(m)，P_out為輸出功率，R₁和R₂分別為線圈內(nèi)阻和負(fù)載電阻，ρ為導(dǎo)線電阻率(Ωm)；

(4)根據(jù)供電負(fù)載的不同，設(shè)定負(fù)載為R₂，作出輸出功率與線徑的曲線圖，選取輸出功率P_out最大值處對應(yīng)的線徑值φ作為線圈的最優(yōu)線徑；

(5)確定相應(yīng)線圈中的容值，在交流電頻率f＝50Hz下，電容值計(jì)算如下：

$C\≈\frac{1}{98696\×L}\left(F\right)$

其中C為線圈中的電容(F)，L為線圈的電感(H)。