دانشکده فنی مهندسی

گروه آموزشی مکانیک

 

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

عنوان:

مدلسازی تحلیلی برای برداشت انرژی از ارتعاشات جانبی سیستم های دوار به وسیله مکانیزم الکترومغناطیس

استاد راهنما:

دكتر علیرضا شوشتری

 

استاد مشاور:

دکتر سید علی اصغر حسینی

 

اساتید داور :

دکتر حمیدرضا کرمی

دکتر مهدی کریمی

نگارش:

حسن اصالت

تاریخ: 23/11/1396

زمان: ساعت 14

مکان: سالن آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

 

 

Bu-Ali Sina University

 

Faculty of engineering

Department of Mechanical Engineering

 

 

Thesis Submitted for Master of Science in Mechanical Engineering-Applied Design

 

Title

 

Analytical modeling for energy harvesting via electromagnetic mechanism of

lateral vibrations of rotating machines

  

Supervisor:

Alireza Shooshtari(Ph.D)

  

Advisor:

Seyed Ali Asghar Hosseini(Ph.D)

 

Examiners:

Hamid Reza Karami(Ph.D)

Mehdi Karimi(Ph.D)

 

By:

Hassan Esalat

 

Date:12/2/2018

 

 

چكيده:

در این پایان­نامه به مدلسازی تحلیلی برای برداشت انرژي از ارتعاشات جانبی یک محور دوار پرداخته شده است. بدین منظور فرض شده است با قرار دادن آهنربای دائمی بر روی محور، میدان مغناطیسی متغیری که شدت آن با میزان دامنه ارتعاشات جانبی محور متناسب است ایجاد گردد. باقطع کردن این میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ­هایی که در اطراف این محور دوار قرار داده شده است، یک جریان الکتریکی ایجاد گردد و در نتیجه از انرژی ارتعاشی غیر مفید محور انرژی الکتریکی مفیدی برداشت می­گردد. در مدلسازی انجام شده فرض گردیده تئوری حاکم بر حرکت محور، از تئوری ریلی تبعیت کند. ارتعاشات محور هم در حالت خطی و هم در حالت غیرخطی بررسی گردیده و دامنه ارتعاشات در این دو حالت، با استفاده از روابط ریاضی و تئوری اغتشاشات بدست آمده است. سپس با استفاده از روابط الکترومغناطیسی، میدان مغناطیسی ناشی از دامنه ارتعاشات محاسبه و در نهایت با استفاده از قوانین فارادی، ولتاژ ودر نهاست توان خروجی برداشت شده محاسبه گردیده است. نتایج بدست آمده نشان می­دهد که توان خروجی با  سرعت دورانی محور رابطه مستقیم دارد. همچنین اثرات پارامترهای مختلفی همانند تعداد دورهای سیم پیچ، فاصله شعاعی و طولی سیم پیچ­ها از آهنرباها، محل قرار گیری آهنربا روی محور بر میزان توان خروجی از سیم پیچ­ها بررسی شده است.

 

واژه­های کلیدی: (تیر ریلی، خطی، غیر خطی، روش­ اغتشاش، مقیاس­های چندگانه، برداشت انرژی، الکترومغناطیس، توان خروجی)

 

Abstract:

In this thesis, analytical modeling for energy harvesting from lateral vibration of a rotating shaft has been investigated. It has been assumed that with palcing permanent magnet on the shaft, variable magnetic field would be create, which it`s intensity depends on the amplitude of the lateral vibration of the rotating shaft. Using some coils which are inserted around the shaft, the magnetic field will induced an electrical current and so, some electrical power would be obtained. It can be harvest useful electrical energy from unuseful vibration energy. For the rotating, Rayleigh theory of beams has been used. Vibration in both linear and nonlinear type has been investigated and with mathematical formulation and perturbation theories, amplitude in these two types has been calculated. Using electromagnetic formulation, magnetic field which has been created from vibration`s amplitude, has been calculated and at the end, using faraday`s law, voltage and also output power has been obtained. Results showed that spinning speed of the shaft has a direct effect on the output power. It also showed that other parameters like number of turns in coils, radial and axial distance of coil from magnet, place of magnet on the rotating shaft has influence on the output power. Effects of these parameters also has been investigated.

 

Key Words: Rayleigh beam, linear, nonlinear, perturbation method, multiple scale methods, energy harvesting, electromagnetic.

 

 

نام و نام خانوادگی : حسن اصالت

آدرس : ایران، همدان، بلوار علویان کوچه سنگستانی مجتمع بهار 2 واحد 9

تلفن همراه: 09390359765

پست الکترونیک: H.Esalat@gmail.com

تاریخ تولد: 1369/04/30

مدارک تحصیلی :

فوق دیپلم، مهندسی تکنولوژی مکانیک خودرو، دانشگاه آزاد اسلامی همدان، فارغ التحصیل سال 1391

لیسانس، مهندسی تکنولوژی مکانیک خودرو، دانشگاه آزاد اسلامی همدان، فارغ التحصیل سال 1393

فوق لیسانس، مهندسی مکانیک، طراحی کاربردی( دینامیک وارتعاشات) فارغ التحصیل سال 1396

صلاحیت ها:

دارنده مدرک کنترل کیفیت از موسسه برازه همدان.