Принципи та методи побудови математичних моделей дискових п'єзоелектричних трансформаторів з секторними електродами
Анотація
П'єзоелектричні диски з секторним електродируванням поверхні є практично основним елементом багатьох мікроелектромеханічних систем. Однак на даний час відсутні надійні та достовірні методики побудови математичних моделей п'єзоелектричних пристроїв, які могли б використовуватися в якості теоретичних основ розрахунку характеристик і параметрів цього класу функціональних елементів сучасної п'єзоелектроніки. В результаті дослідження математичної моделі реального пристрою можна визначити той набір геометричних, фізико-механічних і електричних параметрів реального об'єкта, який забезпечує реалізацію технічних показників функціонального елемента п'єзоелектроніки, обумовлених у технічному завданні. Це істотно скорочує час і вартість розробки нових функціональних елементів п'єзоелектроніки. Основний результат цієї статті можна зафіксувати таким чином: запропоновано сукупність обчислювальних процедур, що спираються на фундаментальні принципи механіки та електродинаміки, послідовне виконання яких дозволяє побудувати математичну модель дискового п'єзоелектричного трансформатора з секторними електродами в первинному та вторинному електричних ланцюгах. Вперше запропоновано схему побудови математичної моделі, яка дозволяє природним чином врахувати весь набір геометричних, фізико-механічних і електричних параметрів реальної конструкції п'єзоелектричного трансформатора
Ключові слова
п'єзоелектричний трансформатор, фізичні процеси, математична модель, секторні електроди
Використані джерела
- Dzhagupov, R.G., & Erofeev, A.A. (1994). Piezoelectronic devices of computer technology, control and monitoring systems. Saint Petersburg: Politekhnika.
- Varadan, V., Vinoy, K., & Jose, K. (2004). RF MEMS and their applications. Moscow: Tekhnosfera.
- Shulha, M.O., & Karlash, V.L. (2008). Resonant electromechanical oscillations of piezoelectric plates. Kyiv: Naukova Dumka.
- Naciri, I., Elmaimouni, L., Lefebvre, J.-E., Rguiti, M., Ratolojanahary, F.E., & Gryba, T. (2016). Modeling of MEMS resonator piezoelectric disc partially covered with electrodes. American Journal of Mechanics and Applications, 4(1), 1-9. https://doi.org/10.11648/j.ajma.20160401.11
- Staworko, M., & Uhl, T. (2008). Modeling and simulation of piezoelectric elements – comparison of available methods. Mechanics, 27(4), 161-171. https://doi.org/10.5755/j01.mech.27.4.227
- Leinonen, M., Palosaari, J., Juuti, J., & Jantunen, H. (2014). Combined electrical and electromechanical simulations of a piezoelectric Cymbal harvester for energy harvesting from walking. Journal of Intelligent Material Systems and Structures, 25(4), 391-400. https://doi.org/10.1177/1045389X13495191
- Petrishchev, O.N. (2012). Harmonic oscillations of piezoceramic elements. Part 1: Harmonic oscillations of piezoceramic elements in vacuum and the resonance–antiresonance method. Kyiv: Avers.
- Grinchenko, V.T., Ulitko, A.F., & Shulha, N.A. (1989). Mechanics of coupled fields in structural elements. Vol. 5: Electroelasticity. Kyiv: Naukova Dumka.