См. также: Динамическая модель вибрации двигателя
Dynamics of a capacitive electret-based microcantilever for energy harvesting
Динамика
емкостной электретной микроконсоли для сбора энергии
Mahyar Ghavami, Saber Azizi, Mohammad Reza Ghazavi
2017
ABSTRACT
ПРЕДИСЛОВИЕ
In this paper, a novel electret-based capacitive energy harvesting
device has been developed according to out-of-plane gap closing scheme. The
device is composed of a micro cantilever and a substrate which form a variable
capacitor and is in series with a resistance. An electret material is used to
provide the bias voltage which is needed in capacitive energy harvesters in
order to scavenge energy from ambient vibration. The ambient vibration is applied
to the system as a harmonic base excitation. The motion equations and the
corresponding boundary conditions are derived using Hamilton’ principle based
on Euler-Bernoulli beam theory and the Kirchhoff’s voltage law is employed to
couple the mechanical and electrical fields. The equations of motion are
discretized using Galerkin procedure and integrated
numerically over time. Pull-in instability of the system is investigated in
both static and dynamic cases. The effect of various parameters on the behavior
of the device is studied. The maximum theoretical harvested power is resistance
in the order of 1 μW.
В статье описано
новое емкостное электретное устройство для сбора энергии, созданное по
недиагональной схеме с ликвидацией зазора. Устройство состоит из микроконсоли и
подложки, формирующих переменную емкость и
последовательно соединенных с сопротивлением. Электретный материал использован
для создания напряжения смещения, необходимого емкостному источнику питания для
удаления фоновой вибрации. Фоновая вибрация воздействует на систему в виде
гармонического кинематического возбуждения. Уравнения движения и
соответствующие краевые условия получены с помощью принципа Гамильтона для
теории изгиба балок Эйлера-Бернулли; закон Кирхгофа применен для сочетания механического
и электрического полей. Уравнения движения дискретизированы с помощью процедуры
Галеркина и численно интегрированы по времени. Эффект
вхождения в синхронизм исследован для статического и динамического случаев.
Рассмотрено влияние изменения параметров на поведение устройства. Максимальная
теоретическая полученная мощность составляет порядка 1 мкВт.