برداشت انرژی ارتعاشی با استفاده از تیر یک سردرگیر با دو لایه پیزوالکتریک

هم اکنون برداشت انرژی ارتعاشی با ماده پیزوالکتریک، می تواند بیش از 300 میکرووات بر سانتیمتر مربع توان تولید کند و این امر موجب شده تا این روش، به یکی از روش های مناسب برداشت انرژی برای تامین توان وسایل الکترونیکی با توان کم مطرح شود. یکی از مشکلات مهم در تیرهای برداشت کننده انرژی با دو لایه پیزوالکتریک، تولید حداکثر توان با کمترین وزن است. در این مقاله، اثر شکل و هندسه تیر یک سردرگیر با دو لایه پیزوالکتریک بر کارایی الکترومکانیکی سیستم، مورد بررسی قرار می گیرد. یک مدل تحلیلی با استفاده از تقریب های تیر رایلی-ریتز برای برداشت کننده های پیزوالکتریکی، دارای دو لایه پیزوالکتریک با هندسه مخروطی ارایه شده است. برای مطالعه اثر تغییرات طول و هندسه تیر یک سردرگیر بر ولتاژ تولیدی، شبیه سازی با استفاده از نرم افزارهای MATLAB و ABAQUS انجام شده است. بهینه سازی طراحی برای رسیدن به حداکثر خروجی انجام شده، مشاهده می شود که تیرهای مخروطی مثلثی، منجر به توزیع یکنواخت تر کرنش در لایه پیزوالکتریک شده، لذا موجب افزایش کارایی می شوند.

Keywords:

برداشت انرژی ارتعاشی , پیزوالکتریک , توان تولیدی , فرکانس طبیعی , بهینه سازی هندسی