ماهىامه علمی پژيهشی مهندسی مکانیک مدرس. mme.modares.ac.ir بررسی اثر ابعاد بر برداشت کننذهی انرژی با آلیاژ حافظهدار مغناطیسی در دو پیکربنذی مختلف

Transcript

1 مجله مهىذسی مکاویک مذرس فريردیه 69 ديره 6 شماره 6 صص 6-69 ماهىامه علمی پژيهشی مهندسی مکانیک مدرس mme.modares.ac.ir بررسی اثر ابعاد بر برداشت کننذهی انرژی با آلیاژ حافظهدار مغناطیسی در دو پیکربنذی مختلف * حسن صيادی حسين رستمی نجف آبادی محمد امين عسکری فرسنگی - استاد م ىذسی مکاويک داوطگا صىعتی ضزيف ت زان - داوطج ی کارضىاسی ارضذ م ىذسی مکاويک داوطگا صىعتی ضزيف ت زان - داوطج ی دکتزی م ىذسی مکاويک داوطگا صىعتی ضزيف ت زان * ت زان صىذيق پستی sayyaadi@sharif.edu اطالعات مقاله مقال پضي طی کامل دريافت: 0 ض زي ر 95 پذيزش: 0 دی 95 ارائ در سايت: 9 دی 99 کليذ ياصگان: آلياص حافظ دار مغىاطيسی بزداضت اوزصی فاکت ر مغىاطيسسدائی مذار مغىاطيسی چکیده در ايه مقال مذل ساختاری پاي تزم ديىاميکی بزای مذلساسی رفتار آلياص حافظ دار مغىاطيسی طی اعمال کزوص در يک سيستم بزداضتکىىذ اوزصی بکار بزد ضذ است. در ايه سيستم با اعمال کزوص ب آلياص مغىاطص داخلی آن تغييز کزد ي در وتيج ضار اطزاف آن تغييز میکىذ. با قزار دادن يک سيمپيچ میت ان ايه تغييز ضار را ب يلتاص تبذيل وم د. بزای بزرسی اثز تغييز ابعاد در اوزصی استحصالی فاکت ر مغىاطيسسدائی بزای ابعاد مختلف اس رابط تحليلی م اد فزيمغىاطيسی مکعب مستطيل محاسب ي وتايج با داد ای مزجع راستی آسمايی ضذ اوذ. با استفاد اس ايه رابط اثز تغييز ابعاد در مقاديز فاکت ر مغىاطيسسدائی بزرسی ضذ اوذ. با افشايص ضخامت آلياص فاکت ر مغىاطيسسدائی در راستای ط لی بيطتز ي در راستای عزضی کمتز میض د در حالیک ايه فاکت ر بزای زدي راستا با افشايص عزض قطع افشايص میيابذ. مذل ساختاری آلياص بزای پيکزبىذی ک سيمپيچ بزداضتکىىذ دير آلياص پيچيذ میض د ي بزای پيکزبىذی ک اس ست فزيمغىاطيسی بزای ذايت ضار استفاد میض د بکار بزد ضذ است. ضبي ساسی در ضخامت ای مختلف آلياص وطان مید ذ افشايص ضخامت در پيکزبىذی ک سيمپيچ دير آلياص قزار دارد باعث افشايص يلتاص بص رت خطی میض د در ص رتیک بزای پيکزبىذی ست دار افشايص ضخامت در ضخامت ای کم باعث افشايص يلتاص ي در ضخامت ای سياد افشايص کمتز يلتاص رادر پی دارد. با افشايص عزض آلياص زدي پيکزبىذی افشايص يلتاص خطی داروذ اگزچ در سيستم ست دار ضيب خط افشايص يلتاص بيطتز است. افشايص ط ل م بذين ايهک در يلتاص خزيجی پيکزبىذی با سيمپيچ دير آلياص تغييزی ايجاد کىذ باعث افشايص يلتاص خزيجی سيستم ست دار میض د. An investigation on effectiveness of dimension on Magnetic Shape Memory Alloy based energy harvester with two different configurations Hassan Sayyaadi *, Hossein Rostami Najafabadi, Mohammad Amin Askari Farsangi School of Mechanical Engineering, Sharif University of Technology, Tehran, Iran * P.O.B , Tehran, Iran, sayyaadi@sharif.edu ARTICLE INFORMATION Original Research Paper Received August 06 Accepted December 06 Available Online 08 January 07 Keywords: Magnetic shape memory alloy Energy harvesting Demagnetization factor Magnetic circuit ABSTRACT In this paper, a thermodynamic based constitutive model was used to model the behavior of magnetic shape memory alloy (MSMA while applying strain in an energy harvester. In this type of energy harvester, applying strain changes the internal magnetization of MSMA and as a result changes the flux density around it. Using a coil the flux change can be converted to voltage. In order to study the effect of changing MSMA dimensions on the amount of harvested energy, the demagnetization factor for different dimensions is derived from an analytic expression for ferromagnetic prisms and the results are validated by reference data. Increasing MSMA thickness results in increasing longitudinal demagnetization factor and decreasing transversal demagnetization factor. The constitutive model of MSMA is used in modeling an energy harvester using two different configurations; one, a pickup coil turned around MSMA and second, a system with ferromagnetic core to conduct magnetic flux and the pickup coil around core. Simulation of two models at different thicknesses shows that increasing thickness in system with coil around MSMA results in linear increase of voltage while this parameter in the second configuration leads to a nonlinear increase of voltage. Furthermore, simulations show that increase of MSMA width results in linear increase of output voltage in both configurations but with steepest rate for system with ferromagnetic core. Finally, increasing the length of MSMA specimen shows no changes in voltage for the system with coil around MSMA, while linear increase in voltage for the system with core is recorded. - مقذمه ثب ت خ ث ا ویت حیبتی وبسثشد بی س صافض ى ثشداؿت و ذ بی ا شطی خل كب دس هذاس بی ونهلشف الىتش یىی ظیش ػ ؼ س ب ػیؼتن بی ثیؼین ت خ هحممبى دا و ذاى دس ػبل بی اخیش ث صهی ثشداؿت Please cite this article using: برای ارجاع به این مقاله از عبارت ذیل استفاده نمایید: H. Sayyaadi, H. Rostami Najafabadi, M. A. Askari Farsangi, An investigation on effectiveness of dimension on Magnetic Shape Memory Alloy based energy harvester with two different configurations, Modares Mechanical Engineering, Vol. 7, No., pp. 6-44, 07 (in Persian

2 Fig. Schematic of energy harvesting system with configuration شكل ؿوبتیه ػیؼتن ثشداؿت و ذ ا شطی ثب پیىشث ذی ا شطی خلت ؿذ اػت [,]. هىالت هحذ دیت بی ثبتشی ب تد یضات ا تمبل ت اى دالیل اكلی ثشای ثشداؿت ا شطی الىتشیىی اص ه بثغ ا شطی هحیغی هیثبؿذ []. دس هیبى گضی بی هختلفی و ثشای ثشداؿت ا شطی الىتشیىی اص استؼبؿبت خ د داسد اػتفبد اص ه اد ؿو ذ ث ك ست خبف آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی داسای هضایب هحذ دیت بی خبف خ د هیثبؿذ. ع ل ػوش ثبال لبثلیت اػتفبد دس فشوب غ بی پبییي اهىبى اػوبل تحشیه ثب داه ثبال 6 ػذم هحذ دیت ث وبسوشد دس ؿشایظ تذیذ اص یظگی ب دس همبثل یبص ث ػینپیچ هیذاى هغ بعیؼی ثبیبع وبسوشد دس ؿشایظ دهبیی هخق اص هحذ دیت بی ایي س ؽ ؼت ذ [8-4]. ثشای تحشیه ایي آلیبط وش ؾ بیی تب دسكذ دس یه ساػتب ث آى اػوبل هیؿ د و د لل یی ؿذى ػبختبس هبست ضیتی سا ث وشا داسد [9]. تىشاسپزیشی ایي فشای ذ ثب خ د یه هیذاى هغ بعیؼی ثبیبع دس ساػتبی ػو د ثش ساػتبی وش ؾ هیؼش هیؿ د. ثب حزف وش ؾ ایي هیذاى ثبیبع آلیبط سا ث ه لؼیت ا لی ثبص هیگشدا ذ. ىت ولیذی دس ثشداؿت ا شطی ث ووه آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی تغییش هغ بعؾ ایي آلیبط دس اثش اػوبل وش ؾ اػت. ایي تغییش هغ بعؾ ؿبسی هتغیش ثب صهبى ایدبد هیو ذ و هیت ا ذ ث ووه یه ػینپیچ ثشاػبع لب ى المبی فبسادی 4 ث لتبط تجذیل ؿ د. ث ع س ولی د پیىشث ذی هختلف ثشای اػتفبد اص ایي تغییش هغ بعؾ اسائ ؿذ اػت. دس پیىشث ذی ا ل ػینیپچ د س آلیبط پیچیذ هیؿ د ث ع سیو هغبثك "ؿىل " هح س آى دس ساػتبی اػوبل ت ؾ-وش ؾ لشاس ثگیشد. تغییش هغ بعؾ آلیبط دس ساػتبی ع ل ث ع س هؼتمین ؿبس ػج سی اص ػینپیچ ثشداؿت و ذ سا تغییش هید ذ ثبػث المبی لتبط هیگشدد. خؼتیي ثبس وبساهبى وىبساى [0] ثب لشاس دادى ػینپیچ د س آلیبط اػوبل ت ؾ فبسی هت ب ة دس ساػتبی هح س ػینپیچ هغبثك پیىشث ذی "ؿىل " لتبط ت اى خش خی اص ػیؼتن سا ا ذاص گیشی وشد ذ. دس ایي هىب یضم هیذاى هغ بعیؼی ثبیبع ثشای ثشگتپزیشی وش ؾ ب ت ػظ آ ي- سثب بی الىتش هغ بعیؼی ل ی ایدبد ؿذ ا ذ. ثب اػوبل وش ؾ بیی تب فشوب غ 0 شتض آى ب ت ا ؼت ذ اثشات داه وش ؾ فشوب غ سا ثش هبوضیون لتبط ت اى ا ذاص گیشی و ذ. ثشای هذلػبصی ػیؼتن آى ب سفتبس هغ بعؾ آلیبط سا ث ك ست تمشیت خغی ثیي حبلت وش ؾ وبهل حبلت ثذ ى وش ؾ دس ظش گشفت ذ. ایي تمشیت خغی خغبی ؼجتب لبثل ت خ ی سا دس هذلػبصی ایدبد هیو ذ وچ یي هذل اسائ ؿذ سا یبصه ذ اػتخشاج ه ح ی هغ بعؾ ثب آصهبیؾ تدشثی دس ش هیذاى ثبیبع ش اثؼبد آلیبط هیو ذ. ثش وىبساى ثب ا تخبة پیىشث ذی [] "ؿىل " هذلػبصی سفتبس آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی ث ووه س اثظ ػبختبسی پبی تشه دی بهیىی هذلی ضو ی ثشای هحبػج لتبط خش خی ػیؼتن اسائ داد ذ. تبیح ؿجی ػبصی آى ب تب فشوب غ 70 شتض ثب اضبف وشدى اثشات هیذاى هغ بعغصدا هغبثمت خ ثی ثب تبیح آصهبیبت بى داد. ایي هذل ث دلیل اػتفبد اص تبثغ ػختؿ ذگی ػی ػی دس ظش گشفتي ح ت صیغ ف ر هیذاى دس آلیبط خغبی صیبدی تب 8 دسكذ( دس پیؾثی ی سفتبس آلیبط دس فشوب غ بی ثبال ضخبهت بی صیبد آلیبط داسد. وچ یي ث دلیل هحبػج فبوت س بی هغ بعیغصدائی اص س ؽ اخضاء هحذ د ع ال ی ث دى ایي س ؽ ت ب ثشای یه حبلت اثؼبدی فبوت س ب ث دػت آهذ اثش اثؼبد ث ع س هؼتمین ثشسػی ذ اػت. لؼ ى وىبساى [] ثب هحبػجبت تئ سی ا دبم آصهبیبت تدشثی ثب اػتفبد اص تد یضات ثش اثشات ؿشایظ هشصی د ػش و آلیبط سا س ی لتبط ثشداؿتی ثشسػی وشد ذ. آى ب بى داد ذ و لتی و ث ك ست د ػش گیشداس تحت وش ؾ لشاس گیشد لتبط ثیتشی ؼجت ث حبلت یىؼش دسگیش ت لیذ هیؿ د. دس پظ ؾ آى ب اگشچ اثشات بچیض ؿشایظ هشصی آلیبط دس هیضاى ا شطی ثشداؿتی ثشسػی ؿذ اػت لی ػبیش پبساهتش بی ه ثش هب ذ اثؼبد آلیبط ثشسػی ذ اػت. كیبدی ػؼىشی [] ثب اػتفبد اص یه تبثغ ػختؿ ذگی بیپشث لیه افض دى 5 هؼبدالت ف ر دس س اثظ ػبختبسی آلیبط هغبثمت هذل ثب تبیح تدشثی ثش سا خل كب دس فشوب غ بی ثبال ضخبهت بی صیبد آلیبط ث ج د داد ذ. دس ایي هذل ن ث دلیل هحبػج فبوت س بی هغ بعیغصدائی اص س ؽ اخضاء هحذ د ثشای ش و لبثلیت ثشسػی اثش تغییشات اثؼبد ث ع س هؼتمین پی ػت خ د ذاسد ث بثشیي ویت اى اص ایي هذل دس الگ سیتن بی ث ی ػبصی اػتفبد وشد. دس پیىشث ذی د م وبىع س و دس "ؿىل " بى داد ؿذ اػت یه ؼت فش هغ بعیؼی ؿبس ایدبد ؿذ ت ػظ آ شثبی الىتشیىی سا ذایت هی- و ذ. آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی دس فبكل ائی ؼت لشاس هیگیشد تغییش هغ بعؾ دس ساػتبی ضخبهت آى ثبػث تغییشات ؿبس ػج سی اص ؼت هیؿ د. دس ایي حبلت ػینپیچ ثشداؿتو ذ د س ؼت فش هغ بعیؼی پیچیذ هی- ؿ د تغییشات ؿبس سا ث لتبط خش خی تجذیل هیو ذ. ایي پیىشث ذی ث ػلت لبثلیت ایدبد هیذاى هغ بعیؼی ثبیبع ت ػظ آ شثب بی دائن ه سد ت خ هحممبى ؿشوت بی فؼبل دس ایي صهی الغ ؿذ اػت [6-4,6]. هؼو ال دس هذاسی و ا شطی ثشداؿتی سا هلشف هیو ذ ا ذ وتب غ ػینپیچ ثشداؿت- 6 و ذ ثبػث هیؿ د لؼوتی اص ا شطی ث ك ست ت اى غیشفؼبل ذس س د و اس ت اى حمیمی اص ت اى ظب شی ووتش ثبؿذ. ثشای سفغ ایي هىل اػتفبد اص خبصى ػشی ثشای ش فشوب غ دس هذاس الىتشیىی هیت ا ذ ثب ایدبد تذیذ ول ت اى ثشداؿتی سا ث ك ست ت اى فؼبل ث احذ هلشف و ذ تح یل وبیذ [6,4]. ثشای ا لیي ثبس ػ سػب وىبساى [6] یه ػیؼتن ثب پیىشث ذی هبث "ؿىل " سا ثشای ا دبم آصهبیبت ثشداؿت ا شطی ث وبس ثشد ذ. دس ایي تحمیك ثشای هذلػبصی ػیؼتن هذاس هغ بعیؼی هؼبدل "ؿىل " ثب پبساهتش بی گؼؼت دس ظش گشفت ؿذ سفتبس آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی اص ه ح ی هغ بعؾ آلیبط چگبلی ؿبس هیآیذ. یؼىب ي الیتی ي [4] ثشحؼت هیذاى( دس Applied stress وش ؾ بی coilbias magnetic field Applied stress MSMA Bias magnetic field Pickup coil ثذػت هختلف 7 اص ؿشوت آداپتبهت ثب ػبخت یه و اص ایي پیىشث ذی ثب لبثلیت تغییش هیذاى ثبیبع اثشات تغییش هیذاى سا ثش ت اى 5 Diffusion Equation 6 Reactive power 7 Adapta Mat Energy harvesting Smart materials Magnetic shape memory alloys (MSMAs 4 Faraday s induction law 9

3 Fig. Schematic of energy harvesting system with configuration شكل ؿوبتیه ػیؼتن ثشداؿت و ذ ا شطی ثب پیىشث ذی ثشداؿتی ث ك ست تدشثی ثشسػی وشد ذ. وچ یي ثب تغییش همب هت هلشف- و ذ الىتشیىی افض دى خبصى ثل ست ػشی ؿشایظ تح یل حذاوثش ت اى ث هذاس سا دس فشوب غ بی تب 80 شتض هذلػبصی آصهبیؾ وشد ذ. دس ایي هذل ثشای ثشسػی اثشات الوبى بی الىتشیىی هلشفو ذ ػال ثش هذاس هغ بعیؼی هذاس الىتشیىی ن اضبف ؿذ اػت. دس فشوب غ بی ثبالتش تب 00 شتض ػبسى وىبساى [6] ثب اسائ هذل پیىشث ذی هبث ت اى تح یلی ث هذاس الىتشیىی سا ضدیه ث تبیح تدشثی حتی دس ؿشایظ تذیذ الىتشیىی هلشف- و ذ ؿجی ػبصی وشد ذ. و ل وىبساى [5] یه ثشداؿتو ذ ثب پیىشث ذی هبث "ؿىل " اثؼبد هی یبت سی ووتش اص چ ذ ػب تیهتش( ػبخت ذ ثب اػتفبد اص هذاس هؼبدل هغ بعیؼی ه ح ی هغ بعؾ آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی سفتبس آى سا هذل وشد ذ. تبیح آصهبیبت آى ب دس فشوب غ بی چ ذ شتض ثب هحبػجبت هذل هغبثمت لبثل لج لی داؿت ذ. و ی هذل بی اسائ ؿذ ثشای ؿجی ػبصی سفتبس ػیؼتن ثب پیىشث ذی "ؿىل " اص ه ح ی تدشثی هغ بعؾ آلیبط ثشای ث دػت آ سدى ایي سفتبس اػتفبد وشد ا ذ و یبصه ذ اػتخشاج ه ح ی هغ بعؾ دس ش هیذاى ثبیبع ش اثؼبد آلیبط اػت. ث بثشایي دس یچوذام اص هذل بی اسائ ؿذ ثشای پیىشث ذی "ؿىل " اثشات تغییش اثؼبد آلیبط ثش ا شطی ثشداؿتی ثشسػی ذ اػت. وبىع س و دس هذلػبصی هىب یضم ثشداؿتو ذ ثب پیىشث ذی اؿبس ؿذ دس ه سد هىب یضم ثب پیىشث ذی ن هیت اى ثب اػتفبد اص یه هذل ه بػت هثل هذل تشه دی بهیىی ویفش الگ داع [7] سفتبس هغ بعیؼی آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی سا تحت ت ؾ-وش ؾ ؿجی ػبصی وشد. ثب اسد وشدى ایي تبیح دس هذل هذاس هغ بعیؼی هیت اى سفتبس ػیؼتن سا پیؾثی ی وشد []. ایي س ؽ ث ػلت اػتفبد اص هؼبدالت ػبختبسی ثشای ث دػت آ سدى هغ بعؾ آلیبط دس ؿشایظ ثبسگزاسی هختلف لبثلیت پیؾثی ی تأثیش تغییشات پبساهتش بی هختلف هثل اثؼبد آلیبط وش ؾ اػوبلی هیذاى ثبیبع... سا داسد. وچ یي ثب ت خ ث اسائ تبیح دس ش همذاس وش ؾ الگ ی سفتبس ثب دلت ه بػت دس ش لحظ اص ثبسگزاسی لبثل دػتشػی اػت []. اص عشفی اػتفبد اص ایي هذل یبصه ذ داؿتي هخلبتی اص آلیبط هثل ث اثت وبلیجشاػی ى فبوت س بی هغ بعیغصدائی اػت. ث اثت وبلیجشاػی ى ث تشویت آلیبط ح ػبخت آى اثؼت اػت ثب آصهبیؾ س ی یه و ثشای ػبیش و بی هبث لبثل اػتفبد اػت. دس ه سد فبوت س هغ بعیغصدائی و هیذاى هغ بعیؼی داخلی هبد فش هغ بعیغ دس خ ت هخبلف هیذاى اػوبلی سا بى هید ذ ثب ت خ ث اثؼتگی ث اثؼبد و ثبیذ ثشای ش لغؼ ثب آصهبیؾ یب س ؽ بی الوبى هحذ د هحبػج ؿ د. ویي هحذ دیت ػجت ؿذ تب دس وبس بی لجلی اثش تغییش اثؼبد آلیبط دس ثشداؿت ا شطی ثشسػی د. ػال ثشایي تحمیمبت روش ؿذ س ی یىی اص پیىشث ذی بی یب ث ك ست خذاگب ا دبم ؿذ ثؼلت یىؼبى ج دى اثؼبد پبساهتش ب اص لحبػ ا شطی ثشداؿتی ػبیش لبثلیت ب لبثل همبیؼ یؼت ذ. ث ثیبى خالك تش ثب ت خ ث اعالػبت یؼ ذگبى تبو ى تحمیمی دس استجبط ثب ثشسػی اثش اثؼبد ثش هیضاى لتبط ثشداؿتی اص ثشداؿت و ذ بی آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی دس د پیىشث ذی روش ؿذ ك ست پزیشفت اػت دس ایي همبل ث هغبلؼ ی ایي ه ض ع پشداخت ؿذ اػت. ایي تحمیك هیت ا ذ ػال ثش هخق و دى سفتبس ثشداؿت و ذ ؼجت ث تغییشات اثؼبد همذه - ای ثش ث ی ػبصی اثؼبدی ایي ع ثشداؿت و ذ ب سا فشا ن آ سد. دس ایي همبل اثتذا هذل بی د هىب یضم ثب پیىشث ذی بی اسائ هی- ؿ ذ ث ع سیو سفتبس آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی اص هؼبدالت ػبختبسی اػتخشاج ؿ د. دس اداه هؼبدل تحلیلی ثشای هحبػج فبوت س هغ بعیغصدائی دس و بی هىؼت هؼتغیل فش هغ بعیؼی ثشای آلیبط اػتفبد ؿذ ثب تبیح ه خ د دس وبس بی لجلی همبیؼ هیؿ د. بیتب شد هذل ثب تغییش اثؼبد آلیبط ؿجی ػبصی ؿذ تبیح همبیؼ ثشسػی هیؿ ذ. - مذلسازی برداشت کننذه انرژی -- مدل آلیاژ حافظهدار مغناطیسی تبو ى ثشای ؿجی ػبصی سفتبس آلیبط بی حبفظ داس هغ بعیؼی دس فبص هبست ضیت هذل بی صیبدی ثب س یىشد بی هختلف اسائ ؿذ اػت. ثب ت خ ث س دی بی وش ؾ خش خی خ اف هغ بعیؼی آلیبط و ثشای ؿجی ػبصی ػیؼتن ثشداؿت ا شطی الصم اػت س ؽ پبی تشه دی بهیىی ویفش الگ داع گضی ه بػجی هیثبؿذ [8,7]. دس ایي س ؽ اثتذا فشم هیؿ د و آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی اص ػ هتغیش هبست ضیتی تىیل ؿذ و ػ خ تگیشی هحتول یه ػل ل هىؼت هؼتغیل سا بى هید ذ. دس ؿشایظ ثبسگزاسی د هح سی فشضیبت ث خ د ت ب د ثب وؼش حدوی حدوی هتغیش هبست ضیتی ع هحذ د هیؿ د. هتغیش دس ساػتبی y هغ بعیؼی هیؿ د دسحبلیو هتغیش ثب وؼش ثشداس بی هغ بعیؼی دس ساػتبی x داسد. اػوبل هیذاى هغ بعیؼی یب ت ؾ-وش ؾ ته هح س دس یه ساػتب ثبػث افضایؾ وؼش حدوی هتغیش هشث ع هیؿ د. دس غیبة هیذاى هغ بعیؼی ایي د هتغیش هیت ا ذ ت ب دس یىی اص د ح ص هغ بعیؼی هبد ه خ د ثبؿ ذ. وؼش حدوی بحی ی هغ بعیؼی ثب هخق هیؿ د ث بثشیي هتغیش بی ع دس وؼش حدوی ( اص هبد خ د ذاس ذ. الجت آصهبیبت بى هید ذ و اػوبل هیذاى بی هغ بعیؼی ا ذن ؼجت ث هیذاى بی ثبیبع ه سد اػتفبد دس ثشداؿت ا شطی( وؼش حدوی بحی هغ بعیؼی سا ث یه هیسػب ذ. دس اثش اػوبل هیذاى هغ بعیؼی خبسخی ثشداس بی هغ بعیؼی هیت ا ذ اص هح س اكلیؿبى ه حشف ؿ ذ. "ؿىل " خ ت ثشداس بی هغ بعیؼی هح س بی اكلی هغ بعیؼیهح س آػبى سا ث وشا ص ایبی ا حشافبى بى هید ذ. ثب ت خ ث "ؿىل " دس ظش گشفتي ثبسگزاسی د ثؼذی دس ػیؼتن بی ثشداؿت ا شطی ه سد ظش هؼبدل هغ بعؾ هبد سا هیت اى ثل ست ساثغ ( ؿت. variant Easy axis Bias coil Applied stress Demagnetization factor Applied stress Ferromagnetic core MSMA Picku p 9

4 Fig. Variants and magnetic domains in MSMA [] شكل هتغیش ب ح ص بی هغ بعیؼی دس آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی [] ( ( ( و دس آى هغ بعؾ اؿجبع آلیبط ب ا حشاف ثشداس هغ بعؾ داخلی اص هح س اكلی ؼت ذ. ثشای ه اد فش هغ بعیؼی هیذاى هغ بعیؼی هؤثش ثب هیذاى هغ بعیؼی اػوبلی ث ػلت خ د اثشات هغ بعیغصدائی هتفب ت ث د اص ساثغ ( ثذػت هیآیذ. ( و دس آى هیذاى هغ بعیؼی هؤثش هیذاى هغ بعیؼی اػوبلی ( ] [ =( ( فبوت س هغ بعیغصدائی هغ بعؾ داخلی و دس خ ت i ؼت ذ. اص آىخبئیو هیذاى هغ بعیؼی ت ب دس یه خ ت هثال y ؿ د ث بثشیي اػوبل هی- كفش ث د ثب خبیگزاسی ساثغ ( دس ساثغ ( هیت اى ػجبستی ثشای هیذاى هغ بعیؼی هؤثش ثشحؼت وؼشحدوی هتغیش فبوت س هغ بعیغصدائی ص ایبی چشخؾ ثشداس هغ بعیؼی هغ بعؾ اؿجبع ثذػت آ سد. ثب اػتفبد اص بهؼب ی والصی ع-د ن ثشای چشخؾ ثشداس بی هغ بعؾ داخلی اص هح س اكلی هیت اى هؼبدالت ( سا ؿت. ( ( ( ( ا شطی ب وؼب گشدی وشیؼتبلی هغ بع ؾ اػت و دس ثشاثش ( ػجبست چشخؾ هغ بعؾ همب هت هیو ذ. هؼبدالت ( ػیؼتوی اص هؼبدالت خجشی ؼت ذ و هیت اى وضهبى ثشای ثشای پیذا وشدى حل وشد دس ساثغ ( لشاس داد. اص یش ی هحشو تشه دی بهیىی چشخؾ هتغیش ب اػتفبد هیؿ د. ایي یش ی هحشو تشه دی بهیىی ثب اػتفبد اص هتكگیشی خضئی ػجبست ا شطی آصاد گیجغ ؼجت ث ( هغبثك ساثغ (4 ثذػت هیآیذ. و ت ؾ اػوبلی اختالف ػختی (5 حذاوثش وش ؾ خ تگیشی هدذد هتغیش ب گزسد ی خأل ( تبثغ ػختؿ ذگی ؼت ذ. ثشای آلیبط بی حبفظ داس هغ بعیؼی ت اثغ ػختؿ ذگی هتفب تی اص خول وبئی هثلثبتی چ ذ خول ای... ث وبس گشفت ؿذ ا ذ [9-7,7]. دس ایي پظ ؾ ثشای افضایؾ دلت تبیح ثب ت خ ث ؿشایظ ثبسگزاسی اص تبثغ ػختؿ ذگی بیپشث لیه ث ك ست ساثغ (5 اػتفبد هیؿ د []. } دس بیت خ ا ذ آهذ. ( ( { 4 ث ووه ؿشط وي-تبوش و ث ك ست ساثغ (6 اػت ثذػت { } ث اثتی ؼت ذ و ث ػیل (6 دس س اثظ (5 (6 A C Y وبلیجشاػی ى تؼییي هیؿ ذ. هذل ثب دس ظش گشفتي هیذاى هغ بعیؼی اػوبلی ثبثت ثبسگزاسی هتغیش وبلیجش هیؿ د. دس ایي س ؽ اص همبدیش یش ی هحشو - ی تشه دی بهیىی دس آغبص پبیبى فشای ذ چشخؾ ثشداس هتغیش بی داخلی اص ث ثبلؼىغ دس هیذاى ه سد ظش ثؼال ی ؿشط پی ػتگی ا شطی آصاد گیجغ هغبثك س اثظ (7 اػتفبد هیؿ د. f ثیب گش پبیبى فشای ذ خ تگیشی هدذد ثشداس (7 و وبد s ثیب گش ؿش ع وبد هتغیش بی داخلی ساثغ آخش ؿشط پی ػتگی ا شطی آصاد گیجغ اػت. حل ػذدی هؼبدالت ( تب (7 ث ووه شم افضاس بی هحبػجبتی هثل 5 هتلت سفتبس آلیبط اص خول هغ بعؾ آى سا دس ش ساػتب ثذػت هید ذ. ثبیذ ت خ داؿت و ثبص بی صهب ی ثشای حل ػذدی ثبیذ ث ا ذاص وبفی و چه ا تخبة ؿ ذ تب ثت ا ذ سفتبس آلیبط سا ث ع س وبهل هخق و ذ. اص ػ ی دیگش و چه وشدى ثیؾ اص ا ذاص ایي ثبص ب ثبػث افضایؾ حدن هحبػجبت دس تید ثیتش ؿذى صهبى حل هیؿ د دس حبلیو افضایؾ دلت تبیح سا دس پی ذاسد. ثشای ا تخبة ثبص بی صهب ی ه بػت وبفیؼت ثبص ب تب وگشایی خ اة و چه ؿ ذ [8]. -- محاسبه فاکتور مغناطیسزدائی لتی هیذاى هغ بعیؼی خبسخی ث لغؼ ای اص هبد فش هغ بعیؼی اػوبل هیؿ د هغبثك "ؿىل 4" تؼذادی اص لغت بی هغ بعیؼی داخل هبد دس خ ت هخبلف هیذاى اػوبلی لشاس هیگیش ذ ثبػث ایدبد هیذاى هغ بعیؼی داخلی هبد دس خ ت خالف هیذاى اػوبلی هیؿ ذ. ایي هیذاى هغ بعیؼی 6 داخلی و هیذاى هغ بعیغصدائی بهیذ هیؿ د ثب هغ بعؾ هبد هت بػت اػت. ضشیت ایي ت بػت فبوت س هغ بعیغصدائی بهیذ هیؿ د ثب ؼجت هیذاى هغ بعیغصدائی ث هغ بعؾ هبد ثشاثش اػت. ث ایي تشتیت ؿذت الؼی هیذاى دس لغؼ ثب تفبضل هیذاى هغ بعیغ صدائی اص هیذاى هغ بعیؼی اػوبلی هغبثك ساثغ ( ثذػت هیآیذ. Variant (ξ y M 4 θ 4 Variant (-ξ x ( ( M θ M θ M θ Domain (-α Domain (α (4 4 Kuhn-Tucker 5 MATLAB 6 Demagnetizing field Clausius Duhem Magneto crystalline anisotropy energy Gibb s free energy 99

5 b z y x -c Fig. 5 The coordinate system on prismatic MSMA speciment شكل 5 دػتگب هختلبت س ی لغؼ آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی هىؼت هؼتغیل Fig. 4 Demagnetizing field in MSMA specimen[] شكل 4 هیذاى هغ بعیغصدائی دس یه لغؼ آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی [] همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی ثشای همبعغ ثیض ی ػبد و هغ بعؾ یى اخت داس ذ ث ك ست دلیك هحبػج هیؿ د لی دس ػبیش ه اسد س ؽ بی تدشثی تمشیجی یب الوبى هحذ د ثشای تمشیت ایي فبوت س ثشاػبع ذػ لغؼ ث وبس هیس ذ. ثب ت خ ث فیضیه هؼبل ثشداؿت ا شطی لغؼبت تدبسی ه خ د آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی ؿىل لغؼ ث ك ست هىؼت هؼتغیل دس ظش گشفت ؿذ فبوت س هغ بعیغصدائی ثب ت خ ث اثؼبد ث دػت هیآیذ. ثشای هحبػج فبوت س هغ بعیغصدائی دس یه لغؼ هىؼت هؼتغیل ؿىل اثتذا فشم هیؿ د و هبد یى اخت وگي اػت. ػپغ دػتگب هختلبت وبستضیي هغبثك "ؿىل 5" دس گ ؿ هىؼت هؼتغیل لشاس داد هیؿ د ث ع سیو هح س بی آى ه اصی خ هىؼت هؼتغیل ثبؿ ذ. هیذاى هغ بعیؼی ن دس ساػتبی هح س z اػوبل هیؿ د [0]. ثب ت خ ث اثؼبد دس ظش گشفت ؿذ ثشای هىؼت هؼتغیل هغبثك "ؿىل 5" ثب اػتفبد اص تئ سی هحبػج ا شطی هغ بعیؼی فبوت س هغ بعیغصدائی اص ساثغ (8 ث دػت هیآیذ [0]. الصم ث روش اػت و دس ایي هشخغ كشفب یه ساثغ تحلیلی تمشیجی ثشای هحبػج فبوت س هغ بعیغصدائی دس ه اد فش هغ بعیغ اسائ ؿذ اػت ث هذلػبصی آلیبط ثشسػی ا شطی ثشداؿتی اص آى پشداخت ذ اػت. ( ( ( ( ( ( ( ( (8 ث بثشیي ثشای هحبػج فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی دلخ ا وبفیؼت اثؼبد لغؼ هىؼت هؼتغیل هح س بی هختلبت هغبثك وبدگزاسی ف ق دس ظش گشفت ؿذ اص ساثغ (8 اػتفبد ؿ د. ثشای اسصیبثی ساثغ (8 دس هحبػج فبوت سهغ بعیغصدائی و بی آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی تبیح حل تحلیلی ساثغ (8 ثب همبدیش ث دػت آهذ ث ووه س ؽ اخضاء هحذ د شمافضاس وبهؼ ل هشخغ [] همبدیش ث دػت آهذ ث ووه س ؽ اخضاء هحذ د ا ذاص گیشی تدشثی هشخغ [] دس خذ ل همبیؼ ؿذ ا ذ. خذ ل بى هید ذ همبدیش خغبی ؼجی دس هحبػج فبوت س هغ بعیغ صدائی ث ایي س ؽ لبثل لج ل ؼت ذ ثب ت خ ا ویت هحبػج تحلیلی هی- ت اى ثب تمشیت خ ثی اص ایي س ؽ دس ػیؼتن ثشداؿت ا شطی اػتفبد وشد ث - ع سیو همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی ث ك ست تبثؼی اص اثؼبد و هحبػج ؿ ذ. الصم ث روش اػت ساثغ ی تحلیلی ث وبس گشفت ؿذ تمشیت ثیتشی دس هحبػج ی همذاس Dxx داسد لی ایي پبساهتش دس هحذ د اثؼبد ه سد ثشسػی ثب ت خ ث همبدیش ون آى تبثیش بچیضی دس هیذاى هغ بعیغصدائی و داسد. وچ یي همذاس Dyy و همبدیش ثضسگی داسد تبثیش اكلی سا دس هیذاى هغ بعیغصدائی هدبػجبت سفتبس آلیبط هیگزاسد ثب خغبی حذاوثش 7 دسكذ ساػتی آصهبئی ؿذ اػت. لزا هیت اى ثب ت خ ث هیضاى تبثیش ش یه اص پبساهتش بی Dyy Dxx ثش لتبط هیت اى تبیح سا هؼتجش دا ؼت. -- مدل مدار مغناطیسی دس ه سد پیىشث ذی ثب ت خ ث ایيو تغییشات هغ بعؾ ث ع س هؼتمین ثبػث تغییش ؿبس هیؿ ذ ت ب وبفیؼت ؿبس ػج سی اص آلیبط دس ساػتبی هح س ػینپیچ اص ساثغ (9 هحبػج ؿ د. (9 و B چگبلی ؿبس A ػغح همغغ ػینپیچ اػت. ثشای ثذػت آ سدى هذاس ن اسص هغ بعیؼی پیىشث ذی الوبى بی هذاس هغبثك "ؿىل 6" هذل هیؿ ذ. دس ایي هذاس ػینپیچ ایدبد و ذ هیذاى ثبیبع یب وبى ه جغ یش ی جدول همبیؼ همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی ثب داد بی هشخغ ؿوبس و هحشو Table Comparison of demagnetization factor with reference data اثؼبد mm( اخضاء هحذ د [,] تحلیلی اخضاء هحذ د [,] تحلیلی b -a a c H app COMSOL 4

6 هغ بعیؼی ثب MMF بى داد ؿذ اػت. وچ یي همب هت هغ بعیؼی یب سل وتب غ اخضاء هذاس ؿبهل ؼت فبكل ائی آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی ؿبس تی ث تشتیت ثب R تب R4 بى داد ؿذ ا ذ. اص آ دبئیى سل وتب غ آلیبط فبكل ائی دس حیي اػوبل وش ؾ تغییش هیو ذ ایي الوبى ب ث - ك ست هتغیش بى داد ؿذ ا ذ. ثشای ث دػت آ سدى همبدیش سل وتب غ اخضای هذاس هغ بعیؼی "ؿىل 6" و ؿبس هغ بعیؼی اص آى ب ػج س هیو ذ ث خض لؼوت ؿبس تی اص ساثغ (0 اػتفبد هیؿ د []. (0 و دس ساثغ (0 l ع ل هؼیش ػج س ؿبس A هؼبحت همغغ ػو د ثش ؿبس گزسد ی هغ بعیؼی هبد اػت. عی اػوبل وش ؾ ث آلیبط فبكل ائی فمظ دس اثش تغییش اثؼبد داسای سل وتب غ هتغیش اػت دس ك ستیو آلیبط ػال ثش تغییشات اثؼبد تغییش هغ بعؾ ن هید ذ و گزسد ی سا ػ م هیو ذ. دس ه سد لؼوتی و ؿبس تی ػج س هیو ذ هیت اى اص ساثغ ( ثشای تمشیت صدى سل وتب غ اػتفبد وشد []. ( و w ػشم فبكل ائی یب وبى ػشم ؼت فش هغ بعیؼی اػت دس ع ل اػوبل وش ؾ ثبثت ثبلی هیهب ذ. ث بثشیي سل وتب غ ایي لؼوت دس عی فشآی ذ تغییش ویو ذ. الجت دس ػول ایي همذاس ثب تغییش سل وتب غ لؼوت بی هدب س ػ م هیؿ د لی تغییشات آى ؼجت ث همبدیش هشث ط ث آلیبط فبكل ائی بچیض لبثل كشف ظش وشدى اػت. پغ اص هحبػج همبدیش سل وتب غ اخضاء هذاس هغ بعیؼی دس ش حبلت همذاس هؼبدل آى ب ثب ت خ ث ػشی یب ه اصی ث دى هحبػج هیؿ د. بیتب ثب اػتفبد اص ساثغ ( ؿبس ػج سی اص ؼت فش هغ بعیؼی هذاس وچ یي ػینپیچ ثشداؿتو ذ هحبػج هیگشدد. ( ؿبس ػج سی اص ػینپیچ ثشداؿت و ذ دس پیىش ث ذی ث تشتیت اص س اثظ (9 ( ث دػت آهذ تغییشات آى ؼجت ث صهبى ثب لتبط خش خی هت بػت اػت. لب ى المبی فبساد هغبثك ساثغ ( ایي سا ت بػت ه فی تؼذاد د س ػینپیچ ثشداؿت و ذ ث تؼب ی تجذیل هیو ذ. ( ضشیت ثب ثب وبلیجش وشدى هذل آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی ا تخبة پبساهتش بی ػیؼتن ثشداؿت و ذ هیت اى همبدیش لتبط خش خی سا دس شد پیىشث ذی پیؾثی ی همبیؼ وشد. - شبیهسازی و استخراج نتايج اص آىخبئیو فبوت س هغ بعیغصدائی ثیب گش همب هت هبد دس ثشاثش اػوبل هیذاى هغ بعیؼی اػت شچ ایي فبوت س دس یه هیذاى اػوبلی ثبثت ووتش ؿ د هیذاى هؤثش ثیتشی داخل لغؼ خ د خ ا ذ داؿت. ثشای ثشسػی اثش تغییش اثؼبد س ی همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتب بی هختلف یه و آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی هیت اى اص ساثغ (8 اػتفبد وشد. ثب ت خ ث ایيو دس فشآی ذ ثشداؿت ا شطی هیذاى ثبیبع دس ساػتبی ضخبهت وش ؾ دس ساػتبی ع لی ث آلیبط اسد هیؿ ذ هغبثك ساثغ ( فبوت س بی هغ بعیغصدائی دس د ساػتبی ضخبهتی ع لی اسد هؼبدالت ػبختبسی هیؿ ذ. "ؿىل 7" اثش تغییش ػشم لغؼ دس ضخبهت بی هختلف سا ثش فبوت س هغ بعیغصدائی ساػتبی ع لی دس یه لغؼ ثب ع ل 5 هیلیهتش بى هید ذ. وبىع س و "ؿىل 7" بى هید ذ همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی ع لی ؼجتب و چه ؼت ذ لی ثب افضایؾ ػشم یب ضخبهت افضایؾ پیذا هیو ذ. وچ یي افضایؾ ایي فبوت س ثب افضایؾ ػشم لغؼ دس ضخبهت- بی ثیتش ػشیغتش اػت. ث ع س هبث "ؿىل 8" اثش تغییش ػشم سا دس ضخبهت بی هختلف لغؼ س ی فبوت س بى هید ذ. هغ بعیغصدائی ساػتبی ضخبهت فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی ضخبهت هغبثك "ؿىل 8" همبدیش ثضسگی سا اختیبس هیو ذ. دس الغ لؼوت صیبدی اص هیذاى اػوبلی دس ساػتبی ضخبهت هغبثك ساثغ ( ثؼ اى هیذاى هؤثش ػول ویو ذ. همذاس هیذاى هؤثش دس لغؼبت بصن حتی ث ووتش اص لف هیذاى اػوبلی هیسػذ. وچ یي "ؿىل 8" بى هید ذ و فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی ضخبهت ثب صیبد ؿذى ػشم لغؼ افضایؾ هییبثذ ایي افضایؾ دس ضخبهت- بی ثبال ػشیؼتش هیؿ د. ثشای ؿجی ػبصی سفتبس ػیؼتن بی ثشداؿت ا شطی ثب پیىشث ذی بی اثتذا ثبیذ هذل ػبختبسی آلیبط حبفظ داس هغ بعیؼی وبلیجش ؿ د. ثشای ایي وبس همبدیش وویت بی الصم دس ه سد آلیبط پشوبسثشد یىل-ه گ ض-گبلین هغبثك خذ ل اص هشخغ اػتخشاج ؿذ ا ذ [8]. R4 R MMF R V Fig. 7 Demagnetization factor along length of specimen versus width in various thicknesses شكل 7 تغییشات فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی ع ل ثب تغییش ػشم دس ضخبهت- بی هختلف R Fig. 6 Equivalent magnetic circuit of configuration شكل 6 هذاس هغ بعیؼی هؼبدل پیىشث ذی Reluctance 4

7 Fig. 8 Demagnetization factor along thickness of specimen versus width in various thicknesses شكل 8 تغییش فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی ضخبهت ثب تغییش ػشم دس ضخبهت- بی هختلف ثؼذ اص وبلیجشاػی ى هذل ثب اػتفبد اص داد بی خذ ل پبساهتش بی د پیىشث ذی هغبثك خذ ل ع سی ا تخبة هیؿ ذ و ث همبدیش الؼی ضدیه ث د لبثلیت ػبخت داؿت ثبؿ ذ. تبیح ؿجی ػبصی هذل شیه اص د پیىشث ذی ثب پبساهتش بی اسائ ؿذ دس خذ ل دس حیي تغییش ضخبهت آلیبط دس "ؿىل 9" بى داد ؿذ اػت. دس ایي ؿجی ػبصی فشم ؿذ و فبكل ائی ثیي آلیبط ؼت دس پیىشث ذی و اس ثبثت هیهب ذ. دس الغ ثب ش همذاس افضایؾ ضخبهت آلیبط ع ل فبكل ائی ث وبى ا ذاص صیبد هیؿ د. تبیح ؿجی ػبصی دس "ؿىل 9" بى هید ذ و ثشای پیىشث ذی افضایؾ ضخبهت ث ع س خغی لتبط خش خی سا افضایؾ هید ذ. ایي افضایؾ ثؼلت صیبد ؿذى ضخبهت آلیبط دس تید افضایؾ ػغح همغغ ػینپیچ ثشداؿت و ذ اػت. الجت هیذاى هغ بعیغصدائی ن س ی تغییشات هغ بعؾ اثش داسد و ثؼلت و چه ث دى همبدیش آى هغبثك "ؿىل 7" اثشات بچیضی س ی هغ بعؾ هبد تیدتب لتبط خش خی داسد. جدول خ اف آلیبط حبفظ داس یىل-ه گ ض-گبلین داد بی وبلیجشاػی ى [8] وویت Table MSMA properties and calibration data[8] همذاس احذ وویت همذاس احذ MPa MPa MPa MPa Pa σ σ σ σ S=S j.m - A.m - % H.m - S.m جدول پبساهتش بی ا تخبة ؿذ ثشای ػیؼتن ثشداؿت ا شطی Table Selected parameters for energy harvesting system احذ همذاس پبساهتش حذاوثش وش ؾ هیذاى ثبیبع تؼذاد د س ػینپیچ ثشداؿت و ذ اثؼبد آلیبط اثؼبد همغغ ؼت گزسد ی ؼجی ؼت ع ل ؼت ػشم ؼت Fig. 9 RMS voltage versus MSMA thickness in two configurations شكل 9 تغییشات لتبط خش خی ثب تغییش ضخبهت آلیبط دس د پیىشث ذی ثشای پیىشث ذی افضایؾ ضخبهت ثبػث افضایؾ لتبط خش خی ثب ؿیت ووتش ث ك ست غیشخغی دس ضخبهت بی ون تب هیلیهتش دس ایي هؼأل ( هی- ؿ د. دس ضخبهت بی ثیتش لتبط خش خی ثبثت هیؿ د بیتب ثب ؿیت ثؼیبس ون وب ؾ هییبثذ. ثشای تفؼیش ایي سفتبس هیت اى گفت و اص یه ػ هیذاى هغ بعیغصدا دس ساػتبی ضخبهت هغبثك "ؿىل 8" وب ؾ هییبثذ اص ػ ی دیگش ثب افضایؾ سل وتب غ هؼیش ؿبهل آلیبط لؼوت ووتشی اص ؿبس اص ایي هؼیش ػج س هیو ذ. ث بثشیي ثب افضایؾ ضخبهت اثشات وب ؾ هیذاى هغ بعیغصدا ون ؿذ اثش افضایؾ سل وتب غ ثیتش هیؿ د تب خبئیو اثش سل وتب غ ثش اثش هیذاى هغ بعیغصدا غلج هیو ذ. ث ع س ولی ثشای اثؼبد هؼب ی آلیبط دس د پیىشث ذی دس ضخبهت بی ووتش اص.5 هیلیهتش لتبط خش خی پیىشث ذی ؼجت ث پیىشث ذی ثیتش اػت دس ضخبهت بی ثبالتش ثبلؼىغ هیؿ د. الجت دس الؼیت ػیؼتن بیی ثب ضخبهت آلیبط ثبالتش اص هیلیهتش ثؼلت یبص ث هیذاى بی اػوبلی خیلی ل ی وبسثشد ػولی ذاس ذ. ث ع س هبث ؿجی ػبصی ثب پبساهتش بی خذ ل دس حبلتی و ػشم و آلیبط تغییش هیو ذ دس آلیبط وبى ثؼذ ػو د ثش كفح دس "ؿىل 0" بى داد ؿذ اػت. ه ظ س اص ػشم "ؿىل بی " اػت. وبىع س و "ؿىل 0" بى هید ذ ث ع س ولی افضایؾ ػشم آلیبط دس شد پیىشث ذی ثبػث افضایؾ لتبط خش خی ث ك ست خغی هیؿ د. الجت ؿیت ایي خظ دس پیىشث ذی ثیتش اص پیىشث ذی اػت. دس پیىشث ذی افضایؾ لتبط ث ػلت صیبد ؿذى ػغح همغغ ػینپیچ ثشداؿت و ذ اػت دس ك ستیو دس پیىشث ذی لتبط ثخبعش افضایؾ ؿبس ػج سی اص هؼیش ؿبهل آلیبط صیبد هیؿ د. هضیتی و افضایؾ ػشم آلیبط دس ت لیذ لتبط بی ثبالتش داسد ایي اػت و یبص ث هیذاى اػوبلی ثیتشی ذاسد فمظ ثبػث ثضسي ؿذى اثؼبد ثشداؿت و ذ هیؿ د. ثشای ثشسػی اثش تغییش ع ل و آلیبط دس لتبط خش خی ثشداؿت و ذ هذل پیىشث ذی بی ثب پبساهتش بی خذ ل دس ع ل بی هختلف آلیبط ؿجی ػبصی ؿذ ا ذ. ه ظ س اص ع ل ثؼذی اص و اػت و دس ساػتبی اػوبل وش ؾ و لشاس داسد. "ؿىل " تبیح ایي ؿجی ػبصی ب سا بى هید ذ. هغبثك "ؿىل " لتبط خش خی پیىشث ذی ثب تغییش ع ل و ػ م ویؿ د. دلیل ایي سفتبس ثبثت هب ذى سفتبس هغ بعیؼی آلیبط دس ساػتبی ع لی ون ث دى تأثیش هیذاى هغ بعیغصدائی دس ایي ساػتب اػت. اص ػ ی دیگش ػشم ضخبهت و آلیبط ثبثت اػت ػغح همغغ ػینپیچ ثشداؿتو ذ ػ م ویؿ د. ث بثشیي هغبثك ساثغ (9 تغییشات ؿبس ػج سی ثبثت ث د لتبط خش خی ثب ت خ ث ػبیش پبساهتش ب همذاس ثبثتی ثبلی هیهب ذ. % T turn mm mm - cm cm

8 Fig. 0 RMS voltage versus MSMA width in two configurations شكل 0 تغییشات لتبط ثب تغییش ػشم آلیبط دس د پیىشث ذی Fig. RMS voltage versus MSMA length in two configurations شكل تغییشات لتبط ثب تغییش ع ل آلیبط دس د پیىشث ذی دس ه سد پیىشث ذی "ؿىل " افضایؾ لتبط سا ثب صیبد وشدى ع ل و بى هید ذ. دس ایي پیىشث ذی ثب افضایؾ ع ل و آلیبط لؼوت ثیتش ؿبس اص هؼیش ؿبهل آلیبط ػج س هیو ذ دس تید ثیتش تحت تأثیش تغییشات هغ بعؾ حیي وش ؾ لشاس هیگیشد تغییشات ؿبس ث د جبل آى لتبط خش خی افضایؾ هییبثذ. ث ع س خالك چ ب چ ع ل ػشم آلیبط ثب ت خ ث هحذ دیت ػبخت و تؼییي گشدد آلیبط ثب ضخبهت هیلیهتش دس پیىشث ذی ثیتشیي ا شطی ثشداؿتی سا اسائ هید ذ. اص ػ ی دیگش تبهیي هیذاى ثبیبع ه سد یبص ثشای ثشگتپزیشی وش ؾ ب دس چ یي فبكل ای 0.6 تؼال( ثب اػتفبد اص آ شثب بی دائن اهىبىپزیش اػت. ایي دس ك ستیؼت و دس پیىشث ذی شچ ػشم ضخبهت آلیبط سا افضایؾ د ین لتبط ثشداؿتی یض افضایؾ هییبثذ. 4- نتیجهگیری دس ایي پظ ؾ د هذل اص پیىشث ذی سایح دس ثشداؿت ا شطی ثب آلیبط حبفظ - داس هغ بعیؼی ثشای ثشسػی تغییشات لتبط خش خی دس اثش تغییش اثؼبد آلیبط ث - وبس گشفت ؿذ ذ. دس ایي هذل ب سفتبس آلیبط عی اػوبل وش ؾ اص س اثظ ػبختبسی ث دػت هیآیذ. دس اثؼبد هختلف همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی و دس س اثظ ػبختبسی ث وبس هیس ذ ثب اػتفبد اص ساثغ تحلیلی ه خ د ثشای و بی ه اد فش هغ بعیؼی هىؼت هؼتغیلی هحبػج ثب داد بی ه خ د دس هشخغ اسصیبثی ؿذ اػت. وچ یي اثش تغییشات اثؼبد س ی همبدیش فبوت س هغ بعیغصدائی دس ساػتبی ع لی ساػتبی ضخبهت ثشسػی دس تحلیل تبیح ؿجی ػبصی د ػیؼتن ثىبس هیس د. تغییش اثؼبد آلیبط دس ش د پیىشث ذی ثبػث ایدبد تغییشات دس لتبط خش خی هیؿ د. لتبط خش خی دس پیىشث ذی ثب ػینپیچ د س آلیبط ثب افضایؾ ضخبهت آلیبط ث ك ست خغی افضایؾ هییبثذ. دس پیىشث ذی ؼت داس ایي ساثغ خغی یؼت حتی فمظ دس ضخبهت بی ون افضایی اػت ثؼذ اص آى هت لف ؿذ حتی ث ك ست وب ی دس هیآیذ. افضایؾ ػشم آلیبط دس شد پیىشث ذی افضایؾ لتبط سا ثب ساثغ ای خغی دس پی داسد. الجت دس پیىشث ذی ؼت داس همبدیش ایي لتبط ب ثیتش ث د ؿیت افضایؾ آى ن ثیتش اػت. ثب افضایؾ ع ل آلیبط لتبط دس پیىشث ذی و ػینپیچ د س آلیبط لشاس داسد تغییشی ویو ذ دس حبلیو دس پیىشث ذی ؼت داس ػال ثش ثیتش ث دى همبدیش ث ك ست خغی ن افضایؾ هییبثذ. چ بىچ ع ل ػشم آلیبط ثب ت خ ث هحذ دیت ػبخت و تؼییي گشدد آلیبط ثب ضخبهت هیلیهتش دس پیىشث ذی ثیتشیي ا شطی ثشداؿتی سا اسائ هید ذ. اص ػ ی دیگش تبهیي هیذاى ثبیبع ه سد یبص ثشای ثشگتپزیشی وش ؾ ب دس چ یي فبكل ای 0.6 تؼال( ثب اػتفبد اص آ شثب بی دائن اهىبى پزیش اػت. ایي دس ك ستیؼت و دس پیىشث ذی شچ ػشم ضخبهت آلیبط سا افضایؾ د ین لتبط ثشداؿتی یض افضایؾ هییبثذ. ثبیذ ت خ داؿت و دس ه سد اثؼبد ث ی آلیبط و ثیتشیي لتبط سا دس ػینپیچ ثشداؿتو ذ المب و ذ ثذ ى دس ظش گشفتي اثش ػبیش هتغیش ب هثل هیذاى هغ بعیؼی ثبیبع ؼت فش هغ بعیؼی دس پیىشث ذی ( حتی اثش اثؼبد ثش یىذیگش ویت اى ه حلشا پبػخی اسائ وشد. ثشای ث دػت آ سدى اثؼبد ث ی دس ش ػیؼتن ه سد ظش وبفیؼت هغبثك س ؽ اسائ ؿذ ثب هخق وشدى پبساهتش بیی و اص هحذ دیت بی ت لیذ یب وبسثشد ؼت ذ اثؼبد ث ی آلیبط سا ثشای ثشداؿت هبوضیون ا شطی هخق وشد. 5- مراجع [] R. T. M. Karimi, S. Ziaeerad, Piezoelectric energy harvesting from bridge vibrations under moving consecutive masses, Modares Mechanical Engineering, Vol. 6, No. 6, pp. 08-8, 06. (in (فبسػی Persian [] K. J. M. R. Asgharzade, A. Kianpour, M. Homayounsadeghi, Investigating Energy Harvesting from Unimorph Trapezoidal Beam Vibrations Using Distributed Parameters Method, Modares Mechanical Engineering, Vol. 4, No. 5, pp. 96-0, 04. (in (فبسػی Persian [] S. P. Beeby, M. J. Tudor, N. White, Energy harvesting vibration sources for microsystems applications, Measurement Science and Technology, Vol. 7, No., pp. R75, 006. [4] R. J. Tickle, Ferromagnetic shape memory materials, PhD Thesis, University of Minnesota, Minneapolis, 000. [5] R. L. Boylestad, L. Nashelsky, Introduction to electricity, electronics, and electromagnetics, pp. 0-8: Prentice Hall, 00. [6] I. Suorsa, J. Tellinen, K. Ullakko, E. Pagounis, Voltage generation induced by mechanical straining in magnetic shape memory materials, Journal of Applied Physics, Vol. 95, No., pp , 004. [7] V. A. Chernenko, S. Besseghini, Ferromagnetic shape memory alloys: Scientific and applied aspects, Sensors and Actuators A: Physical, Vol. 4, No., pp , 008. [8] O. Gutfleisch, M. A. Willard, E. Brück, C. H. Chen, S. Sankar, J. P. Liu, Magnetic materials and devices for the st century: stronger, lighter, and more energy efficient, Advanced Materials, Vol., No. 7, pp. 8-84, 0. [9] M. R. Zakerzadeh, S. Shaki, M. Ayati, O. Jedinia, Modeling and experimental verification of a magnetic shape memory alloy actuator behavior using modified generalized rate-dependent Prandtl-Ishlinskii model, Modares Mechanical Engineering, Vol. (فبسػی 6, No., pp , 06. (in Persian [0] I. Karaman, B. Basaran, H. Karaca, A. Karsilayan, Y. Chumlyakov, Energy harvesting using martensite variant reorientation 49

9 Vol. 4, No. 9, pp. 95-0, 05. [7] B. Kiefer, D. C. Lagoudas, Magnetic field-induced martensitic variant reorientation in magnetic shape memory alloys, Philosophical Magazine, Vol. 85, No. -5, pp , 005. [8] A. B. Waldauer, H. P. Feigenbaum, C. Ciocanel, N. M. Bruno, Improved thermodynamic model for magnetic shape memory alloys, Smart Materials and Structures, Vol., No. 9, 0. [9] M. Shirani, M. Kadkhodaei, A modified constitutive model with an enhanced phase diagram for ferromagnetic shape memory alloys, Journal of Intelligent Material Systems and Structures, Vol. 6, No., pp , 05. [0] A. Aharoni, Demagnetizing factors for rectangular ferromagnetic prisms, Journal of applied physics, Vol. 8, No. 6, pp. 4-44, 998. [] T. Shield, Magnetomechanical testing machine for ferromagnetic shape-memory alloys, Review of Scientific Instruments, Vol. 74, No. 9, pp , 00. [] J. D. Irwin, R. M. Nelms, Basic engineering circuit analysis, 9th ed., pp : Wiley Publishing, 008. [] W. A. Roshen, Fringing field formulas and winding loss due to an air gap, IEEE, Vol. 4, No. 8, pp , 007. mechanism in a NiMnGa magnetic shape memory alloy, Applied Physics Letters, Vol. 90, No. 7, pp. 7505, 007. [] N. M. Bruno, C. Ciocanel, H. P. Feigenbaum, A. Waldauer, A theoretical and experimental investigation of power harvesting using the NiMnGa martensite reorientation mechanism, Smart Materials and Structures, Vol., No. 9, pp , 0. [] I. Nelson, C. Ciocanel, D. LaMaster, H. Feigenbaum, The Impact of Boundary Conditions on the Response of NiMnGa Samples in Actuation and Power Harvesting Applications, Proceeding of ASME 0 Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems, Utah, USA, September 6-8, 0. [] H. Sayyaadi, M. A. A. Farsangi, Frequency-dependent energy harvesting via magnetic shape memory alloys, Smart Materials and Structures, Vol. 4, No., pp. 50, 05. [4] A. J. Niskanen, I. Laitinen, Design and simulation of a magnetic shape memory (MSM alloy energy harvester, Advances in Science and Technology, Vol. 78, No., pp. 58-6, 0. [5] M. Kohl, R. Z. Yin, V. Pinneker, Y. Ezer, A. Sozinov, A miniature energy harvesting device using martensite variant reorientation, Materials Science Forum, Vol. 78, No. 8, pp. 4-45, 0. [6] A. Saren, D. Musiienko, A. Smith, J. Tellinen, K. Ullakko, Modeling and design of a vibration energy harvester using the magnetic shape memory effect, Smart Materials and Structures, 44