Elektromagnetyczny nieliniowy przetwornik energii drgań mechanicznych ze sprężyną magnetyczną

• Autorzy: Kulik M. , Gabor R.

Identyfikatory

DOI

10.21008/j.1897-0737.2018.95.0017

Warianty tytułu

EN

Nonlinear electromagnetic energy harvester with a magnetic spring

• Konferencja: Computer Applications in Electrical Engineering (23-24.04.2018 ; Poznań, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano nieliniowy rezonansowy elektromagnetyczny przetwornik energii drgań mechanicznych w energię elektryczną, składający się z trzech magnesów trwałych: dwóch nieruchomych, zamocowanych do obudowy oraz jednego ruchomego, znajdującego się w jej wnętrzu. Konstrukcja obwodu magnetycznego układu umożliwia otrzymanie zawieszenia magnetycznego ruchomego magnesu wzdłuż osi jego ruchu. W pozostałych osiach jest on stabilizowany mechanicznie. Z kolei, sprężystość magnetyczna wytworzona przez ten układ magnesów, umożliwia powstanie nieliniowego rezonansu elektromechanicznego. W niniejszym artykule, stosując obliczenia polowe, zaprojektowano prototyp przetwornika pracujący w paśmie częstotliwości miedzy 20 i 25 Hz. Obliczone charakterystyki częstotliwościowe układu wykazały zbieżność z pomiarami.

EN

In paper an electromagnetic energy harvester with two stationary permanent magnets fixed to casing and one movable PM inside is presented. The external force attached to the system causing displacements of the internal magnet, and thus the flux linkage changing in coil wounded on housing is received. In order to obtain the resonance frequency equal 25 Hz, the dimensions optimization was carried out. The results of measurements agree very well with the simulated frequency characteristics.

Słowa kluczowe

PL

elektromagnetyczne odzyskiwanie energii; przetwornik magnetyczny; nieliniowy rezonans; drgania

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej
• Czasopismo: Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: No. 95
• Strony: 175--185
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kulik M.

• Politechnika Opolska

autor

Gabor R.

• Politechnika Opolska

Bibliografia

• [1] Kaźmierski T., Beeby S., Energy Harvesting Systems, Principles, Modeling, Applications, Springer, 2011.
• [2] Abdelkefi A., Aerolastic energy harvesting: A review, Elsevier, International Journal of Engineering Science, vol. 100, pp. 112-135, 2016.
• [3] Kecik K., Mitura A., Lenci S., Warminski J., Energy harvesting from a magnetic levitation system, Elsevier, International Journal of Non-Linear Mechanics, pp. 1-7, 2017.
• [4] Kim H. S., Kim J. H., Kim J., A Review of Piezoelectric Energy Harvesting Based on Vibration, International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, vol. 12, n.6, pp. 1129-1141, 2011.
• [5] Mann B. P., Sims N. D., Energy harvesting from the nonlinear oscillations of magnetic levitation, Elsevier, Journal of Sound and Vibration, vol. 319, pp. 515-530, 2009.
• [6] Saravia C. M., Ramirez J. M., Gatti C. G., A hybrid numerical-analytical approach for modeling levitation based vibration energy harvesters, Elsevier, Sensors and Actuators, vol. A257, pp. 20-29, 2017
• [7] Dallago E., Marchesi M., Venchi G., Analytical Model of a Vibrating Electromagnetic Harvester Considering Nonlinear Effects, IEEE Trans. Magn., vol. 25, n.8, pp. 1989-1996, 2010.
• [8] Beeby S. P., Tudor M. J., White N., M., Energy harvesting vibration sources for microsystems applications, Meas. Sci. Technol., vol. 17, pp. R175–R195, 2006.
• [9] Liu H., Gudla S., Hassani F. A., Heng C. H., Lian Y., Chengkuo L., Pike G. E., Investigation of the nonlinear electromagnetic energy harvesters from hand shaking, IEEE Trans. Magn., vol. 15, n.4, pp. 2356-2364, 2015.
• [10] Jagieła M., Kulik M., Cogging force and frequency bandwidth of a vibration Energy harvester with nonlinear electromechanical resonance, Przegląd Elektrotechniczny, R. 93, nr 1, pp. 311-315, 2017.
• [11] Earnshaw S., On the Nature of the Molecular Forces which Regulate the Constitution of the Luminiferous Ether’, Trans Camb. Phil. Soc., vol. 7, pp. 97-112, 1842.
• [12] Adamiak K., Mizia J., Dawson G., Eastham A., Finite element force calculation in linear induction machines, IEEE Transactions on Magnetics, vol. 23, no. 5, pp. 3005-3007, 1987.
• [13] Goldberg D. E., Genetic Algorithms in Search, Optimization & Machine Learning, Addison-Wesley, 1989.
• [14] Kulik M., Gabor R., Sprzężona analiza polowo-obwodowa elektromagnetycznego stołu wibracyjnego,, Poznan University of Technology Academic Journals – Electrical Engineering, Computer Applications in Electrical Engineering, Issue 91, pp. 385-394, 2017.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).