ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκησης
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Ημερομηνία: Δευτέρα, 6 Ιουλίου 2026, 12:30
Αίθουσα: Αίθουσα Συνεδριάσεων ΜΠΔ

Ονοματεπώνυμο: ΠΑΠΑΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ

Θέμα: Σχεδίαση, ανάπτυξη και πειραματική διερεύνηση περιστροφικού ηλεκτρομαγνητικού συγκομιστή κραδασμικής ενέργειας

Title: Design, development and experimental investigation of a rotary electromagnetic vibration energy harvester

Εξεταστική Επιτροπή

• ΑΛΕΥΡΑΣ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Επίκουρος Καθηγητής (επιβλέπων)
• ΑΝΤΩΝΙΑΔΗΣ ΑΡΙΣΤΟΜΕΝΗΣ, Καθηγητής
• ΣΤΑΥΡΟΥΛΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ, Καθηγητής

Περίληψη

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως αντικείμενο τον σχεδιασμό, την ανάπτυξη και την πειραματική διερεύνηση ενός περιστροφικού ηλεκτρομαγνητικού συγκομιστή κραδασμικής ενέργειας (vibration energy harvester). Στόχος της εργασίας είναι η αξιοποίηση της μηχανικής ενέργειας από περιοδικές δονήσεις και η μετατροπή της σε ηλεκτρική, με σκοπό τη βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας της συσκευής και την ανάπτυξη ενός λειτουργικού πρωτοτύπου στο εργαστήριο Μ3. Αρχικά, θα πραγματοποιηθεί η ανάπτυξη ενός απλοποιημένου μοντέλου της ηλεκτρομηχανικής απόκρισης του συστήματος, προκειμένου να κατανοηθούν οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ της μηχανικής και της ηλεκτρομαγνητικής υπομονάδας. Μέσω αριθμητικών υπολογισμών και προσομοιώσεων σε λογισμικά όπως το MATLAB, θα γίνει βελτιστοποίηση κρίσιμων παραμέτρων σχεδίασης, όπως οι στιβαρότητες, οι αδράνειες και η συνδεσμολογία των πηνίων και μαγνητών, ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη δυνατή παραγωγή ισχύος για δεδομένα επίπεδα διέγερσης. Στη συνέχεια, θα πραγματοποιηθεί ο σχεδιασμός του περιστροφικού συγκομιστή σε εμπορικό λογισμικό CAD, με έμφαση στη μηχανική ακαμψία, τη γεωμετρική ακρίβεια και την ευκολία συναρμολόγησης. Τα επιμέρους εξαρτήματα θα κατασκευαστούν μέσω 3D εκτύπωσης και θα συναρμολογηθούν στο εργαστήριο, όπου θα πραγματοποιηθεί ο αρχικός λειτουργικός έλεγχος της συσκευής. Τέλος, η εργασία θα περιλαμβάνει την πειραματική διερεύνηση της μηχανικής απόκρισης και της παραγόμενης ηλεκτρικής ισχύος, με τη χρήση συστήματος εφαρμογής ελεγχόμενων κραδασμών, ώστε να επιβεβαιωθούν τα θεωρητικά αποτελέσματα και να αξιολογηθεί η συνολική ενεργειακή απόδοση του πρωτοτύπου. Η ολοκλήρωση της εργασίας θα προσφέρει μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία σχεδίασης, βελτιστοποίησης και αξιολόγησης συσκευών συγκομιδής ενέργειας για εφαρμογές μικρής κλίμακας.

Abstract

This thesis is centered on the design, development and experimental investigation of a rotary electromagnetic vibration energy harvester. The purpose of the project is the utilization of the mechanical energy from periodic vibrations, after being converted to electricity, with the aim to produce a functional prototype in the M3 Laboratory and to maximize its efficiency. Initially, a simplified model of the system's electromechanical response will be developed, in order to understand the interactions between the mechanical and electromagnetic modules. Through numerical calculations and simulations in software such as MATLAB, critical design parameters, such as robustness, inertia and the connection of coils and magnets, will be optimized to achieve the maximum possible power output for given excitation levels. Furthermore, the design of the rotary harvester will be carried out in a commercial CAD software, with emphasis on mechanical rigidity, geometric accuracy and ease of assembly. The individual components will be manufactured via 3D printing and assembled in the laboratory, where the initial functionality test of the device will be carried out. Finally, the mechanical response and the generated electrical power will be calculated through experiments using a controlled vibration applying system, for the purpose of confirming the theoretical results and evaluating the overall energy efficiency of the prototype. The completion of the project will provide a comprehensive methodology for the design, optimization and evaluation of energy harvesting devices for small-scale applications.