Innovative modular and arrayed coil systems for ultrahigh efficiency in inductive heating and automated metal detection
Çok yüksek verimlilikte indüktif ısıtma ve otomatik metal algılama için yenilikçi modüler ve dizi bobin sistemleri
- Tez No: 446725
- Danışmanlar: PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik indüksiyon, Enerji verimliliği, Electromagnetic induction, Energy efficiency
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek seviyede güvenlilik ve kontrol edilebilirlik özelliklerinden dolayı indüksiyon sistemlerin günümüz modern dünyasında önemi artmakta ve bu sistemler daha popüler hale gelirken kullanım alanları da genişlemektedir. Bu tür indüksiyon sistemlerin önemli uygulamalarından biri ısıtmadır. İndüktif ısıtmanın geleneksel ısıtmanın yanısıra lokal ısıtmadan bir derece daha esnek olan tüm yüzey gibi yeni uygulamaları vardır. Ancak, geliştirilmekte olan bu sistemlerin, özellikle de tüm yüzeyde kullanılan düzlemsel yapıların, verimlilikleri geleneksel indüktif ısıtıcılara göre oldukça kısıtlıdır. Bu tezde, bu sorunlara yönelik, aralarında kuplajı yüksek tutulan düzlemsel yapıda yeni bobin sınıfları tarafımızca gösterilmektedir. Bu bobinlerin aralarındaki manyetik etkileşme tasarımda karesel istiflenmeleri ve çalışma esnasında faz farkı uygulanması ile artırılmaktadır. Bu bobinler iki boyutlu olarak modüler tarzda veya herhangi büyüklükteki ve kesintisiz bir yüzeyi kaplayacak şekilde döşenebilir. Kavramın ispatı gerçekleştirilirken, deneyler önerilen dış kısmı karesel-iç kısmı çembersel bobinlerin çember şeklindeki geleneksel bobinleri performansta geçtiğini gösterdi. Kare-dizi bobin mimarisi ile, bu tüm-yüzey indüksiyon sistemleri ile kap bobine göre tam hizalanmamış olsa dahi kabın bütün konumları için sabit ve yüksek hızda ısıtılması başarıldığı gösterildi. Buna ek olarak, metallerin yüzeyin tamamında otomatik olarak algılanması ve kesin konumunun belirlenmesi sorunlarının çözümüne yönelik, metallerle eşleşmiş bobinlerin algılanması ve tanımlanması için çoklu frekanslarda indüktans-rezistans değerlerinin eş zamanlı ve temassız ölçümüne dayanan yeni bir yöntem sunuldu. Önerilen bu yöntem ile metallerin konumları tam olarak saptanırken, aynı zamanda malzeme tipleri de tanımlanabilmektedir. Gelecekte her yerde kullanılabilecek tüm-yüzey sistemler için bu yaklaşım metal kapların otomatik olarak algılanmasını ve yüklü bobinlerin her bir kabın bobine göre konumundan bağımsız olarak en yüksek performansla sürülmesini sağlayacaktır. Bulgularımız göstermektedir ki, önerilen bu yenilikçi modüler ve dizi bobinler, ilk defa olarak, tüm-yüzey ısıtmada konumdan bağımsız olarak tam bir esneklikle indüktif ısıtmaya olanak sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Induction systems have become increasingly more important and popular in our modern world and their application areas have widely expanded because of their high levels of safety and controllability. Today one important application of these induction systems is the inductive heating, which now finds use not only in conventional applications of point-source heating but also in new areas including all-surface heating with some degree of flexibility in localization. The efficiency of such emerging systems, especially in planar structures across an entire surface, however, has thus far been limited compared to conventional inductive heating. In this thesis, to address these problems, we show a new class of strongly coupled planar coils that enhance magnetic coupling in square lattice stacking by design and with phase difference application in operation. These coils can be tiled in two-dimensional arrays in a modular fashion or to cover an arbitrarily large continuous surface. In a proof-of-concept realization, we experimentally demonstrated that these proposed outer squircle-inner circular coils outperform the conventional coils of circular shape. Using square-arrayed coil architecture, here we also present all-surface induction systems achieving uniform and enhanced heating speed for all loading positions no matter what the misalignment of the heated vessel with respect to the coils is. In addition, to solve the problems of automatically detecting metals over the whole surface together with determining their exact positions, we introduce a new method that relies on simultaneous wireless measurement and tracking of inductance-resistance of the coils at multiple frequencies to identify those coupled with the metal targets to be detected in the system. While pinpointing the location of the targeted metals, the proposed technique also identifies their material types. For future ubiquitous all-surface systems, this approach allows for automated sensing of metal vessels and powering the loaded coils for the highest possible performance independent of the specific location of each vessel with respect to coils. These findings indicate that the proposed innovative modular and arrayed coils enable, for the first time, full degree of flexibility in localized inductive heating with space-invariance in all-surface heating.
Benzer Tezler
- Hardware design of K2RED modular multiplication algorithm used in number theoretic transform for post quantum cryptography and homomorphic encryption
Post kuantum kriptografi ve homomorfik şifreleme için sayı teorik dönüşümünde kullanılan K2RED modüler çarpma algoritmasının donanım tasarımı
FURKAN CAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- Housing reconstruction after natural disasters: A comparative review of modular box systems and traditional construction in post-earthquake Turkey (case study: Isias Hotel, Adıyaman)
Doğal afetlerden sonra yeniden konut yapımı: Türkiye'de deprem sonrası modüler kutu sistemleri ile geleneksel yapıların karşılaştırılmalı incelenmesi (vaka çalışması: Isias Oteli, Adıyaman)
ABDULLAH ALSAJ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Kültür ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM ETHEM TARHAN
- Lıght-clay blocks ın archıtectural desıgn: proposals for an ınterlockıng modular ınfıll wall system based on straw and hemp
MİMARİ TASARIMDA HAFİF KİL BLOKLAR:SAMAN VE KENEVİR TEMELLİ, BİRBİRİNE GEÇMELİMODÜLER DOLGU DUVAR SİSTEMİ İÇİN ÖNERİLER
BENGÜ İTMEÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
MimarlıkYaşar ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MATTHIEU JOSEPH PEDERGNANA
PROF. DR. YENAL AKGÜN
- 21.yy modüler konut tasarımları ve sürdürülebilir modüler konut önerisi
21st century modular housing designs and sustainable modular housing proposal
OZAN YALÇIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASEMEN ÖZER
- Tüketicinin uyku kalitesini arttıran ve anatomisini koruyan modüler yastık tasarımı ve imalatı
Design and manufacturing of modular pillows enhancing consumer sleep quality and anatomical support
KADRİYE ERCİYESLİOĞLU BATIGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AFŞIN ALPER CERİT