پیزوالکتریک و چگونگی بهبود عملکرد خروجی موتور پیزوالکتریک چند سلولی اولتراسونیک با توسعه ساختار چند روتور

در سال های اخیر تحقیقات گسترده ای در زمینه ساختارهای پیزوالکتریک چند روتور انجام شده است. این مقاله به تحلیل، توسعه و فرآیند آزمایشگاهی یک موتور پیزوالکتریک فراصوت چند سلولی با استفاده از یک ساختار چند روتور می پردازد. در این طرح، سه سلول مستقل در یک سیستم مکاترونیکی ادغام شده اند. برای تحلیل مدال و دینامیکی موتور پیشنهادی از مدل تحلیلی و روش المان محدود استفاده شده است. نمونه اولیه موتور چند سلولی ساخته شده و در آزمایشگاه مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج بررسی های تحلیلی، شبیه سازی ها و آزمایشگاهی با هم مقایسه شده و تطابق رضایت بخشی را نشان می دهند. پارامترهای اندازه گیری شده شامل مشخصه های فرکانس رزونانس، مشخصه های مکانیکی عملگر منفرد و موتور کامل مونتاژ شده بودند. حداکثر سرعت ۵۱۲ دور در دقیقه با ولتاژ ۸۶ ولت موثر و حداکثر گشتاور قفل شده برابر ۱۲۰ میلی نیوتن متر به دست آمد. در پایان ساختار چند روتور با سایر ساختارهای فراصوت چرخشی مقایسه شد. این پروژه به بررسی مشکلات ناشی از قطعی برق کشور پرداخته و طراحی و تولید یک نمونه اولیه از یک سیستم برداشت برق مبتنی بر پیزوالکتریک برای کاربردهای خودرو را آغاز کرده است. این سیستم شامل یک سرعت گیر لاستیکی با آرایه هایی از مبدل های پیزوالکتریک است که به مدار جمع آوری توان متصل هستند. این مدار توان تولید شده توسط مبدل ها را جذب و ذخیره کرده و آن را با ولتاژ خاصی به بار دلخواه تحویل می دهد. این مقاله بر جنبه سخت افزاری پروژه به ویژه طراحی و ساخت و تایید تجربی یک مبدل پیزوالکتریک جدید متمرکز است که شکاف های شعاعی را با پیش بارگذاری محیطی هر مبدل ترکیب می کند تا تولید برق را بهبود بخشد. طرح ها تحت آنالیز المان محدود قرار می گیرند و نمونه های اولیه برای تایید نتایج آزمایش می شوند. در نهایت سیستم کاملا ساخته شده هم بر روی یک ماشین بارگیری هیدرولیک و هم با یک وسیله نقلیه جاده ای آزمایش می شود و مشخص می شود که ۱۱۳ درصد بهبودی در تولید ولتاژ پیک نسبت به طرح مبدل سنج معمولی با پارامترهای مشابه دارد.

کلیدواژه ها:

عملگر پیزوالکتریک ، موتور پیزوالکتریک فراصوت ، پیزوالکتریسیته ، موتور با موج رونده ، موتور چرخشی