Design and implementation of a 3D Helmholtz coil system


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: RAHİME ALSANĞUR

Danışman: Alpaslan Turgut

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Son yıllarda gelişen teknoloji ile birlikte elektronik ve mekanik cihazlar giderek küçülmekte ve kablosuz sistemler bir zorunluluk haline gelmektedir. Manyetik alan, mekanik güç kaynakları için çok iyi bir alternatiftir. Ulaşım, biyomedikal uygulamalar, mikro robotik, katı ve sıvı manyetik malzemelerin manipülasyonu gibi birçok farklı alanda kullanılabilmektedir. Manyetik alan uygulamalarında yaygın olarak kullanılan manyetik alan kaynakları, sabit mıknatıslar, elektromıknatıslar, solenoidler ve Helmholtz bobinleridir. Bu kaynakların içinde Helmholtz bobin sistemleri, düzgün ve dönen manyetik alan oluşturma yetenekleri ile diğer manyetik alan kaynaklarından bir adım öne çıkmaktadır. Bu tezde kapsamında, bir 3B Helmholtz bobin sistemi tasarlanmış, üretilmiş ve sistemin kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bobin sisteminin düzgün ve dönen bir manyetik alan oluşturma yeteneğini tam olarak gösterebilmek için, sistem uzaysal manyetik alan değişikliklerine çok duyarlı olan manyetik nanoakışkanların ısıl iletkenlik ölçümlerinde kullanılmıştır. Bu amaçla, her bobin çifti hem alternatif hem de doğru akım altında gerekli manyetik alanı oluşturacak şekilde tasarlanmış ve üretilmiştir. Bunu takiben, bobin sistemini sürmek ve kontrol etmek için elektriksel bileşenler tasarlanmış ve üretilmiştir. İmalat sürecinden sonra sistem tarafından oluşturulan manyetik alan incelenmiştir. Sayısal ve deneysel çalışmalar, 3B Helmholtz bobin sisteminin çalışma alanı içinde neredeyse düzgün manyetik alan oluşturabildiğini göstermektedir. Manyetik alan ölçümlerinden sonra Fe3O4-su manyetik nanoakışkanın ısıl iletkenliği, 3B Helmholtz bobin sistemi tarafından oluşturulan manyetik alan altında 3ω yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Ölçümler, tasarlanan 3B Helmholtz bobin sistemi tarafından oluşturulan uygulanan manyetik alan altında manyetik nanoakışkanın ısıl iletkenliğinin arttığını göstermektedir.