Elektrodinamik levitasyon sisteminin modellenmesi, tasarımı ve analizi
Modeling, design and analysis of electrodynamic levitation system
- Tez No: 972730
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ÇUNKAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Selçuk Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Manyetik levitasyon sistemleri, klasik mekanik sürtünmeyi ortadan kaldırarak daha verimli, sessiz ve düşük bakım gerektiren ulaşım çözümleri sunmaktadır. Özellikle döner Halbach dizilimli kalıcı mıknatıslarla çalışan elektrodinamik levitasyon (EDL) sistemleri, pasif kararlılıkları ve yüksek kaldırma potansiyelleri sayesinde yeni nesil taşıma teknolojileri açısından önemli avantajlar sağlamaktadır. Bu tez çalışmasında, yüksek hızlı ulaşım uygulamaları için kritik öneme sahip EDL sistemlerinin sayısal modellenmesi, elektromanyetik analizi, fiziksel tasarımı ve deneysel doğrulaması gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında, 8, 10, 12 ve 16 kutuplu Halbach dizilimli rotorlar ile 100 mm, 150 mm ve 200 mm dış çapa sahip farklı sistem konfigürasyonları değerlendirilmiş; bu konfigürasyonların manyetik kaldırma ve sürüklenme kuvvetleri ANSYS Maxwell yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Simülasyon sonuçları, kutup sayısı ve rotor hızındaki artışın kaldırma kuvvetini artırdığını, buna karşın hava aralığının büyümesinin manyetik kuplajı zayıflatarak sistem verimini önemli ölçüde düşürdüğünü ortaya koymuştur. Simülasyon sürecinin ardından, Halbach diziliminde düzenlenmiş, ticari olarak temin edilebilen NdFeB mıknatıslarla fiziksel bir prototip üretilmiştir. Optimum geometriye sahip mıknatıs diski laboratuvar ortamında farklı çalışma koşullarında test edilerek kaldırma kuvveti performansı ölçülmüştür. Deneysel bulgular, simülasyon sonuçlarıyla genel olarak benzer eğilimler sergilemiş, ancak üretim toleransları, manyetik kayıplar ve çevresel etkiler nedeniyle ölçülen kaldırma kuvvetleri daha düşük seviyelerde kalmıştır. Sonuç olarak, teorik modeller ideal varsayımlarla kaldırma kuvvetini yüksek öngörse de, önerilen EDL sistemi gerçek koşullar altında güvenilir bir performans sergilemiştir. Elde edilen bulgular, Hyperloop gibi yeni nesil taşıma sistemlerinde kullanılabilecek etkili ve ölçeklenebilir manyetik levitasyon teknolojilerinin geliştirilmesine yönelik önemli katkılar sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Magnetic levitation systems eliminate classical mechanical friction, offering more efficient, quieter, and lower-maintenance transportation solutions. Electrodynamic levitation (EDL) systems that utilize rotating Halbach-array permanent magnets provide significant advantages for next-generation transportation technologies due to their passive stability and high lift potential. In this thesis, EDL systems—crucial for high-speed transportation applications—were subjected to numerical modeling, electromagnetic analysis, physical prototyping, and experimental validation. Within the scope of the study, various system configurations were evaluated using Halbach-array rotors with 8, 10, 12, and 16 poles and outer diameters of 100 mm, 150 mm, and 200 mm. The magnetic lift and drag forces of these configurations were analyzed using ANSYS Maxwell software. Simulation results revealed that increasing the pole count and rotor speed enhanced the lift force, whereas increasing the air gap significantly weakened the magnetic coupling and reduced system efficiency. Following the simulation process, a physical prototype was fabricated using commercially available NdFeB magnets arranged in a Halbach configuration. The magnet disk with optimized geometry was tested under various operating conditions in a laboratory environment to measure its lift force performance. The experimental findings generally aligned with simulation trends; however, the measured lift forces were lower due to manufacturing tolerances, magnetic losses, and environmental factors. In conclusion, although theoretical models predicted higher lift under ideal assumptions, the proposed EDL system demonstrated reliable and repeatable performance under real-world conditions. The findings provide valuable contributions to the development of effective and scalable magnetic levitation technologies suitable for emerging transportation systems such as Hyperloop.
Benzer Tezler
- Design of a platform levitated by electromagnetic induction method
Elektromanyetik indüksiyon yöntemi ile havada askılanan bir platformun tasarımı
HAKAN GÜLEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET GARİP
- Konvansiyonel yüksek hızlı demiryolları,maglev ve hyperloop ulaşım sistemlerinin karşılaştırılması
Comparison of conventional high speed railways,maglev and hyperloop transportation systems
MEHMET NEDİM YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Ulaşımİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Yüksek hızlı izli ulaşım sistemlerinin çok ölçütlü değerlendirilmesi
Multi-criteria evaluation of high speed tracked transport systems
DAMLA ALTINCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Yeni nesil PM/HTS-alüminyum raylı elektrodinamik (EDL) maglev ulaşım sistemlerinin elektromanyetik kuvvet parametrelerinin nümerik ve deneysel yöntemlerle araştırılması
Investigation of electromagnetic force parameters of new generation PM/HTS-aluminum rail electrodynamic (EDL) maglev transportation systems by numerical and experimental methods
HAKKI MOLLAHASANOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL İBRAHİM OKUMUŞ
- Planar electromagnetic levitation system control
Düzlemsel elektromanyetik kaldırma sistemi kontrolü
MUNDHER HATEM ABBOOD YASEEN
Doktora
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGUN ERÇELEBİ