miun.sePublikationer
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
A space-coiling resonator for improved energy harvesting in fluid power systems
Mittuniversitetet, Fakulteten för naturvetenskap, teknik och medier, Institutionen för elektronikkonstruktion.ORCID-id: 0000-0003-4531-5893
Mittuniversitetet, Fakulteten för naturvetenskap, teknik och medier, Institutionen för elektronikkonstruktion.ORCID-id: 0000-0002-8382-0359
Mittuniversitetet, Fakulteten för naturvetenskap, teknik och medier, Institutionen för elektronikkonstruktion.
2019 (Engelska)Ingår i: Sensors and Actuators A-Physical, ISSN 0924-4247, E-ISSN 1873-3069, Vol. 291, s. 58-67Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Pressure fluctuation energy harvesting devices are promising alternatives to power up wireless sensors in fluid power systems. In past studies, classical Helmholtz resonators have been used to enhance the energy harvesting capabilities of these harvesters. Nevertheless, for fluctuations with frequency components in the range of less than 1000 Hz, the design of compact resonators is difficult, mostly for their poor acoustic gain. This paper introduces a space-coiling resonator fabricated using 3D printing techniques. The proposed resonator can achieve a better acoustic gain bounded by a small bulk volume compared to a classic Helmholtz resonator, improving the energy harvesting capabilities of pressure fluctuation energy harvesters. The resonator is designed and evaluated using finite-element-method techniques and examined experimentally. Three space-coiling-resonators are designed, manufactured and compared to classic Helmholtz resonators for three frequencies: 280 Hz, 480 Hz and 920 Hz. This work displays the possibility of compact, high-performance pressure fluctuation energy harvesters and the advantages of the space-coiling printed resonators to enhance the harvesting performance.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Elsevier: Elsevier, 2019. Vol. 291, s. 58-67
Nyckelord [en]
Energy harvesting, Acoustic pressure, Acoustic resonator, Sensors systems, Space-coiling resonator
Nationell ämneskategori
Teknik och teknologier
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:miun:diva-36105DOI: 10.1016/j.sna.2019.01.022ISI: 000468259200008Scopus ID: 2-s2.0-85063744403OAI: oai:DiVA.org:miun-36105DiVA, id: diva2:1314353
Projekt
SMART (Smarta system och tjänster för ett effektivt och innovativt samhälle)Tillgänglig från: 2019-05-08 Skapad: 2019-05-08 Senast uppdaterad: 2019-09-09Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. Interfaces In Hydraulic Pressure Energy Harvesters
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Interfaces In Hydraulic Pressure Energy Harvesters
2019 (Engelska)Licentiatavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

The fourth industrial revolution is here and with it a tidal wave of challenges for its prosperous implementation. One of the greatest challenges frustrating the development of the internet of things, and hence the next industrial revolution, is the powering of wireless sensors, as these depend on batteries with a limited lifetime. Recent advances have shown that energy harvesting technologies can be employed to extend the lifetime of batteries and ultimately replace them, thus facilitating the deployment of autonomous self-powered sensors, key components of the internet of things.

Energy harvesting is the process of capturing ambient energy and convertingit into electric power. For energy harvesting devices it is crucial that the transduction of energy is as efficient as possible, meaning that the methods for capturing, interfacing and converting the ambient energy should be understood and characterized for every application. This thesis investigates the harvesting of the energy found in pressure fluctuations in hydraulic systems, a widely used power transmission system used in the industry and consumer applications; the focus is on the fluid interface and energy focusing methods.

In summary, the contributions in this thesis show that the methods for converting pressure fluctuations in hydraulic systems to electrical power depend on the hydraulic system environment, in essence, the static pressure and the frequency of the pressure fluctuations. The results can serve as a starting point in the research, design, and development of hydraulic pressure energy harvesters.

Abstract [sv]

Den fjärde industriella revolutionen är här vilket innebär en rad utmaningar för att dess utveckling ska bli framgångsrik. En av de största utmaningarna som begränsar utvecklingen av sakernas internet för industriella tillämpningar är strömförsörjningen av trådlösa sensorer då dessa är beroende av batterier med begränsad livslängd. Nya framsteg har emellertid gjorts med tekniker för energiskördning som gör att livslängden för batterierna kan förlängas ochi förlängningen helt ersätta batterierna. Det, i sin tur, möjliggör autonoma sensorer som är självförsörjande på energi som är viktiga komponenter i sakernas internet. Energiskördning är den process som omvandlar energi som finns i omgivningen till elektrisk energi. För att kunna få ut så mycket energi som möjligt så är det avgörande att energiskördarna gör energiomvandlingen så effektivt som möjligt. Det gör att inhämtning av omgivande energi samt gränssnitt och energiomvandling måste förstås och karakteriseras för varje tillämpning. Den här avhandlingen undersöker energiskördning för hydrauliskasystem där tryckfluktuationer i dessa system är energikällan. Syftet med den här studien är att ta fram metoder för uppskattning och karakterisering av de nödvändiga gränssnitten för inhämtning, fokusering, och omvandling av fluktuationer i hydraultryck till elektrisk energi. Sammanfattningsvis visar avhandlingen att metoder för att omvandla tryckfluktuationer i hydraulsystem till elektrisk energi beror på den hydrauliska systemmiljön där det statiska trycket och frekvensen av tryckfluktuationerna är de viktigaste parametrarna. Resultaten kan fungera som utgångspunkt för fortsatt forskning och utveckling av energiskördare för hydrauliska system.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Sundsvall: Mid Sweden University, 2019. s. 44
Serie
Mid Sweden University licentiate thesis, ISSN 1652-8948 ; 157
Nationell ämneskategori
Elektroteknik och elektronik
Identifikatorer
urn:nbn:se:miun:diva-36106 (URN)978-91-88947-00-0 (ISBN)
Presentation
2019-04-26, O102, Sundsvall, 10:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Projekt
SMART (Smarta system och tjänster för ett effektivt och innovativt samhälle)
Tillgänglig från: 2019-05-08 Skapad: 2019-05-08 Senast uppdaterad: 2019-06-13Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Personposter BETA

Aranda, Jesus Javier LechugaBader, SebastianOelmann, Bengt

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Aranda, Jesus Javier LechugaBader, SebastianOelmann, Bengt
Av organisationen
Institutionen för elektronikkonstruktion
I samma tidskrift
Sensors and Actuators A-Physical
Teknik och teknologier

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 160 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf