Study of the effects of magneto-mechanical coupling in the performance of electromagnetic vibration energy harvesters
Els recol·lectors electromagnètics d’energia de vibracions converteixen energia mecànica, en forma de vibracions, a electricitat. Són per tant, dispositius amb un gran potencial però també amb grans desavantatges pel que fa a adaptabilitat, eficiència i cost. El seu comportament és complex de caract...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/394767 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/394767 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Electromagnetic waves Energy harvesting EMVEH VEH Magneto-mechanical coupling Stiffness softening Stiffness hardening Frequency shift Weak coupling Electromagnetic vibration energy harvesting Ones electromagnètiques Energia -- Captació Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria elèctrica Àrees temàtiques de la UPC::Energies::Tecnologia energètica |
| Sumario: | Els recol·lectors electromagnètics d’energia de vibracions converteixen energia mecànica, en forma de vibracions, a electricitat. Són per tant, dispositius amb un gran potencial però també amb grans desavantatges pel que fa a adaptabilitat, eficiència i cost. El seu comportament és complex de caracteritzar, especialment quan hi ha una interacció magnètica significativa entre el propi dispositiu i components magnètics o electromagnètics externs, fet que podria derivar en un comportament no-lineal i afectar considerablement al seu rendiment. L’objectiu principal d’aquest projecte és el d’entendre millor la influencia d’aquestes forces magnètiques al rendiment mecànic d’aquest tipus de dispositius desenvolupant una eina de simulació que permeti predir el comportament d’un recol·lector sota diferents escenaris d’interès. El model que es proposa és el d’un sistema massa-esmorteïdor-molla d’un grau de llibertat amb forces magnètiques aplicades. La resposta del sistema és calculada per a una excitació d’entrada sinusoidal i a través de dos mètodes diferents. El primer és un mètode d’integració temporal mentre que el segon, conegut com a harmonic balance method, es calcula en l’espai freqüencial. Per unir la part magnètica amb la mecànica s’empra un acoblament dèbil; calculant en primer lloc les forces magnètiques que rep el dispositiu per posteriorment introduir-les en l’equació de moviment del sistema. Diferents tests experimentals representatius dels diversos escenaris a estudiar es duen a terme per tal de validar l’eina de simulació. Tant experimentalment com numèricament, en aquells casos en que hi ha forces magnètiques aplicades, s’observa un canvi substancial en la freqüència de ressonància del sistema, és a dir, un canvi en la seva rigidesa. Aquest canvi implica una reducció en la rigidesa del sistema quan l’imant del recol·lector està subjecte a forces d’atracció i un augment quan les forces són de repulsió. |
|---|