Serbest pistonlu doğrusal jeneratör motorunun tasarım ve analizi
Design and analysis of free piston linear generator engine
Yazar: BURAK DAŞKIN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA BAHATTİN ÇELİK
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Doğrusal motorlar = Linear motors ; Pistonlu motorlar = Reciprocating engines ; İçten yanmalı motorlar = Internal combustion engines

Özet:
Gelişen otomotiv teknolojilerinde elektrikli araçlar ileri derece öneme sahip olmaktadır. Bunun sonucu olarak elektrik enerjisi ile çalışan motorlar, elektrik depolama teknolojileri, fosil yakıtları elektrik enerjisine çeviren sistemler (jeneratörler) büyük önem kazanmıştır. Bu bağlamda, serbest pistonlu doğrusal motor jeneratörleri oluşturulmuştur. Bu motor–jeneratör sistemleri, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine düşük kayıplarla çevirmektedir. Enerji dönüşümü, alışılmış jeneratör ve motorlardan farklı olarak, bakır bobin içerisinde doğrusal olarak hareket eden mıknatıslı piston yardımı ile mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek yapmaktadır. Sistemde krank-biyel gibi mekanizmaların yanı sıra birçok sistem elemanı kullanılmaya gerek duyulmadığından muadillerine göre daha hafif olmakla birlikte sürtünme sonucu ısı ile enerji kaybı daha az olmaktadır. Teorik olarak enerji dönüşümünde tasarruf sağlayan bu sistem çevreye salınan karbon monoksit (CO), karbondioksit (CO2) ve diğer zararlı gazları en aza indirgemeyi amaçlamaktadır. Ayrıca içten yanmalı motorlar ve elektrikli motorlar arası geçişte kullanılan hibrit araçlar için enerji gereksinimini karşılamaktadır. Bu çalışmada serbest pistonlu bir doğrusal jeneratör motorunun tasarımı yapılmıştır. Tasarlanan motorun bazı elemanlarının yapısal ve termal analizleri sonlu elemanlar metodu ile yapılmıştır. Analizler sonucunda yapısal ve termal bakımdan  en uygun malzeme belirlenmiştir.

Abstract:
In developing automotive technologies, electric vehicles have advanced importance. As a result of this, engines working with electrical energy, electricity storage technologies, convert fossil fuels to electrical energy systems (generators) have gained great importance. In this regard, free-piston linear engine-generators were created. These engine-generator systems convert mechanical energy into electrical energy with low losses. Unlike conventional generators and motors, energy conversion is done by converting mechanical energy into electrical energy with the help of a magnetic piston moving linearly in a copper coil. Since there is no need to use many system elements in addition to mechanisms such as crank-connecting rod in the system, it is lighter than its equivalents. Also, the loss of heat and energy as a result of friction is less than conventional generators. This system, which theoretically saves in energy conversion, aims to minimize carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and other harmful gases released into the environment. It also meets the energy requirement for hybrid vehicles used in the transition between internal combustion engines and electric motors. In this study, a free piston linear generator engine was designed. Structural and thermal analyzes of some elements of the designed engine were made by the finite element method. As a result of the analysis, the most suitable material was determined in terms of structural and thermal aspects.