اثر دمای محیط بر مولد پیزوالکتریک دوپایای مغناطیسی تحت تحریک شبه راه رفتن

مولدهای پیزوالکتریک دوپایا برای برداشت انرژی از ارتعاش های کم بسامد و پهن باند، از جمله حرکت بدن انسان، مناسب اند. سد پتانسیل در بیشتر این مولدها با نیروی مغناطیسی ساخته می شود و پسماند آهن ربا با دما تغییر می کند؛ بنابراین عمق سد و توان خروجی به دمای محیط وابسته است. هدف این مقاله بررسی عددی همین وابستگی است. فرض مقاله این است که حساسیت توان به دما را نسبت عمق سد به انرژی تحریک تعیین می کند. مولد با یک مدل جرم متمرکز دوپایا و اتصال الکترومکانیکی توصیف شد و وابستگی دمایی فقط از راه پسماند آهن ربای نئودیمیم، با ضریب −۰.۱۲ درصد بر کلوین، وارد مدل شد. تحریک پایه یک سیگنال مصنوعی شبیه راه رفتن با بسامد گام ۲ هرتز، چهار هارمونیک و نوفه همبسته بود. معادلات با روش رانگ کوتای مرتبه چهارم برای دماهای −۱۰ تا ۶۰ درجه سلسیوس، چهار نسبت اولیه سختی مغناطیسی به سختی کشسان و سه سطح شتاب موثر (۰.۵، ۱.۰ و ۱.۵ متر بر مجذور ثانیه) حل شد و میانگین ده نمونه تصادفی گزارش شد. نتایج نشان می دهد حساسیت توان به دما به نسبت عمق سد به انرژی تحریک وابسته است. در طرحی با سد عمیق و شتاب ۱.۰ متر بر مجذور ثانیه، توان از ۵.۸ میکرووات در ۲۰ درجه به ۱۱۵.۶ میکرووات در ۶۰ درجه می رسد، اما در طرح های با سد کم عمق تغییر توان در همین بازه بسیار کمتر است. پارامتر بی بعد Γ، نسبت ارتفاع سد به کار نیروی تحریک در نیم فاصله چاه ها، تعریف شد و توان خروجی در ناحیه Γ ≈ ۱ به شدت کاهش یافت. این نتایج مربوط به مدل عددی است و به اعتبارسنجی تجربی نیاز دارد.

کلیدواژه ها:

برداشت انرژی ، مولد دوپایا ، اثر دما ، آهن ربای نئودیمیم ، شبیه سازی عددی