Vibration properties of a rotating piezoelectric energy harvesting device that experiences gyroscopic effects

این مطالعه به بررسی ارتعاش یک دستگاه پیزوالکتریک چرخشی که شامل یک جرم ثابت است که توسط سازه های الاستیک با لایه های پیزوالکتریک پشتیبانی می شود. لرزش توده اثبات باعث تغییر شکل در ساختارهای پیزوالکتریک و ولتاژ برای قدرت بارهای الکتریکی است. معادلات الکترومکانیکی متحرک حرکت همراه با استفاده از مکانیک نیوتنی و قوانین مدار کیرخوف است. رفتار ارتعاش آزاد برای دستگاه هایی با ساختارهای پشتیبانی پیزوالکتریک یکسان (تنظیم شده) و غیرمتمرکز (توده ای) و بارهای الکتریکی مورد بررسی قرار گرفته است. این دستگاه ها به عنوان نتیجه ی اثرات ژیروسکوپی ناشی از چرخش ثابت آنها، مقادیر پیچیده و وابسته به سرعت خاص و خصوصیات خاص خود را دارند. ویژگی های ویژه های پیچیده ارزیابی شده مربوط به رفتار فیزیکی ارتعاش دستگاه می باشد. رفتارهای ارتعاش آزاد به طور قابل ملاحظهای برای دستگاههای متداول و معیوب متفاوت است. با توجه به اثرات ژیروسکوپیک، توده اثبات شده در دستگاه تنظیم شده، در واکنش آزاد به حالت تک حالت، ارتعاش در مدارهای دایره ای فروپاشی رو به جلو یا عقب را ارتعا می دهد. این امر به صورت تحلیلی برای تمام دستگاههای تنظیم شده بدون در نظر گرفتن پارامترهای خاص دستگاه یا سرعت عمل ثابت شده است. برای دستگاه های معیوب، توده اثبات، مدارهای بی نهایت رو به جلو و عقب را تجزیه می کند. نشان داده شده است که مقادیر خاصی به تغییرات مقاومت الکتریکی بار می پردازند. راه حل های فرم بسته برای مقادیر ویژه برای مدارهای باز و نزدیک مشتق شده است. در سرعت های چرخشی بالا این دستگاه ها سرعت و بی ثباتی بحرانی را تجربه می کنند.