Multi Degree of Freedom Linear Electric Generator for Structural Concerns and Electric Generation Improvement of the Linear Electric Generator in a Vehicle Suspension

A resonance linear electric generator in a vehicle suspension is a system that performs self-electric generation by collecting the vibration energy when a vehicle runs on a road, and takes the resonance phenomenon to derive large electric generation from slight road surface vibrations. In this paper, the motions of an armature in three different electric generator structures were simulated and the actual generation quantity was calculated and compared with these results. Furthermore, when the vehicle runs on the road, the design improvement for a multi-degree of freedom electric generator was conducted to make the resonance respond to various excitation frequencies, and the change in the resonance points and generation quantity were identified.

차량 현가장치 선형 발전기 구조 검토 및 발전량 향상을 위한 다자유도 선형 발전기

현가장치에 적용 가능한 공진형 선형 발전시스템은 차량이 노면을 주행 시 발생되는 진동에너지를 수집하여 자가 발전기능을 수행하는 시스템으로써, 작은 노면 진동을 증폭하여 큰 발전량을 유도하기 위해 공진 현상을 적용하였다. 시스템의 진동변위 해석을 통해 세 가지의 각기 다른 발전기 아마튜어의 동적 거동을 시뮬레이션하였고, 이를 전자기 유한요소해석을 통해 실제 발전량을 계산 및 비교분석 하였다. 또한, 차량 노면주행 시, 다양한 가진 주파수에 공진현상을 적용하기 위해 발전기 아마튜어의 수를 증가시키는 다자유도 발전기로의 설계 개선을 수행하여 공진 점의 변화를 확인하고 이에 따른 발전량의 변화를 확인하였다. 최종적으로 동일한 제한조건(설치공간)하에서 약 35% 축소된 아마튜어를 설계하여 이전 대비, 1Hz 및 4Hz 가진환경에서 8.5 %, 13.8 % 감소하였고, 15 Hz의 가진 환경에서는 14.7 %의 증가 현상을 확인하였다.