Fırçasız Doğru Akım Motorlarında Farklı Mıknatıs Dizilimleri Different Magnet Configurations in BLDC Motors

Benzer belgeler
Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

ELECO '2012 Elektrik - Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, 29 Kasım - 01 Aralık 2012, Bursa

İstanbul Teknik Üniversitesi, Maslak, İstanbul

Kırsal Bölgeler İçin Düşük Maliyetli Sabit Mıknatıslı Senkron Alternatör Tasarımı ve Analizi

PERFORMANCE EVALUATION OF AN INDUCTION MOTOR BY USING FINITE ELEMENT METHOD

Ali Sinan Çabuk 1, Şafak Sağlam 2, Gürkan Tosun 3, Özgür Üstün 1,3. İstanbul Teknik Üniversitesi itu.edu.

MDS Motor Tasarım Ltd. ASELSAN A.Ş.

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 12.

Asenkron Motor Analizi

Doğru Akım Motorları

Electric Vehicles- 4 EVs V s 4

DC Motor ve Parçaları

Robotik AKTUATÖRLER Motorlar: Çalışma prensibi

Doğru Akım (DC) Makinaları

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK MAKİNALARI 1.

Asenkron Makineler (2/3)

IE4 VERİM SEVİYESİ İÇİN SENKRON MOTOR TEKNOLOJİSİ

Doğru Akım (DC) Makinaları

DOĞRU AKIM MAKİNELERİ

Yazılım Çözümleri Elektrik Motor Tasarım Yazılımları

SENKRON MAKİNA DENEYLERİ

3. ELEKTRİK MOTORLARI

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ

KÜÇÜK GÜÇLÜ RÜZGAR TÜRBİNLERİ İÇİN 3D SEY PROGRAMI İLE IPMS ALTERNATÖRÜN ELEKTROMANYETİK TASARIMI VE ANALİZİ

KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 3 s. 1-9 Ekim 2006

ELEKTRİK MAKİNALARI I DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN HÜNER

DIŞ ROTORLU FIRÇASIZ DOĞRU AKIM MOTORLARINDA MOMENT İYİLEŞTİRMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ. Efe TURHAN. Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı

Üç Fazlı Asenkron Motor Tasarımı ve FFT Analizi Three Phase Induction Motor Design and FFT Analysis

ELECO '2012 Elektrik - Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, 29 Kasım - 01 Aralık 2012, Bursa

ELEKTRİK MAKİNELERİ (MEP 112) Yazar: Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan S1

Elektrik Makinaları I SENKRON MAKİNALAR

Doğrusal hareketli sürekli mıknatıslı senkron motorlarda hpm parametresinin motorun denetim başarımına etkisi

Fırçasız Doğru Akım Motorlarında (FSDAM) Optimal Hall Sensör Yerinin İncelenmesi ve Motora Etkisi

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

326 ELEKTRİK MAKİNALARI LABORATUVARI II ÜÇ-FAZ SİNCAP KAFESLİ ASENKRON (İNDÜKSİYON) MOTOR DENEY

ELEKTRĐK MOTORLARI SÜRÜCÜLERĐ EELP212 DERS 05

EKSENEL AKILI MOTORLARDA UYGULANAN KONTROL YÖNTEMLERİNE İLİŞKİN BİR İNCELEME AN OVERVİEW CONTROL METHOD OF AXİAL FLUX MOTORS

SİRKÜLASYON POMPASINDA KULLANILAN SABİT MIKNATISLI MOTOR SÜRÜCÜSÜNÜN BİLGİSAYAR ORTAMINDA FONKSİYONEL MODELLEMESİ

HALBACH DİZİLİMLERİNİN FIRÇASIZ DOĞRU AKIM MOTORUNA UYGULANMASI YÜKSEK LİSANS TEZİ. Ferit GÜLER. Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı

ELEKTRİKSEL EYLEYİCİLER

Doğrudan Yolvermeli Sabit Mıknatıslı Senkron Motorda Rotor Çubuk Arızasının İncelenmesi

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER

ELEKTRİK MAKİNALARI I DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN HÜNER

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Of Teknoloji Fakültesi Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü. Doğru Akım Makinaları - I

KOMPRESÖR UYGULAMASI İÇİN SÜREKLİ MIKNATISLI SENKRON MOTOR TASARIMI YÜKSEK LİSANS TEZİ. Serhat GÜNERİ. Elektrik Mühendisliği Anabilim Dalı

İNDÜKSİYON MOTORLARIN KARAKTERİSTİKLERİNİN İNCELENMESİ

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTOR ÇALIŞMA PRENSİBİ

ANOVA MÜHENDİSLİK LTD. ŞTİ.


EGE ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ EMO İZMİR ŞUBESİ İÇİN

Fatih Alpaslan KAZAN 1, Osman BİLGİN 2. 1 Elektrik Programı. Ilgın Meslek Yüksekokulu Selçuk Üniversitesi, Ilgın, KONYA

Anahtar Kelimeler- Senkron jeneratör, radyal akılı, bilgisayar destekli tasarım, neodyum mıknatıs, ANSYS.

KÜÇÜK GÜÇLÜ BİR RÜZGAR JENERATÖRÜNDE KULLANIM İÇİN EKSENEL AKILI BİR SÜREKLİ MIKNATISLI MOTORUN ANALİZİ, TASARIMI VE GERÇEKLEŞTİRİLMESİ

DENEY 4 DC ŞÖNT ve SERİ MOTORUN YÜKLEME KARAKTERİSTİKLERİ

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

Elektrikli Araçlar İçin Çift Çevrim Destekli DA Motor Kontrol Uygulaması

AKTÜATÖRLER Elektromekanik Aktüatörler

GÖMÜLÜ KALICI MIKNATISLI SENKRON MOTORLARIN MOMENT DALGALANMALARININ MİNİMİZASYONU. Emrullah AYDIN YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLAR

SÜREKLİ MIKNATISLI SENKRON MOTORLARDA EPOKSİ MALZEMESİNİN MOTOR TERMAL PERFORMANSINA ETKİSİ

ELEKTRİK MAKİNELERİ (MEP 112) (ELP211) Yazar: Yrd. Doç. Dr. Mustafa Turan S1

ASENKRON MAKİNELER. Asenkron Motorlara Giriş

Anahtarlamalı relüktans motor tasarımlarında farklı rotor geometrilerinin motor güç ve tork üretimine etkilerinin incelenmesi

ÖZGEÇMİŞ. Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl Lisans. Görev Ünvanı Alan Görev Yeri Yıl Arş. Gör.

Haftanın Amacı: Asenkron motorun hız ayar ve frenleme tekniklerinin kavranmasıdır.

22. ÜNİTE SENKRON MOTORLAR

ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLAR

Elektrikli Araç Uygulamaları için 75 kw Asenkron Motor Tasarımı Design of 75 kw Asynchronous Motor for Electric Vehicle Applications

7 FARADAY IN İNDÜKSİYON KANUNU

Sensörler Öğr. Gör. Erhan CEMÜNAL Thomas Alva Edison

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

Servo Motor. Servo Motorların Kullanıldığı Yerler

Eksenel Akılı Sürekli Mıknatıslı Elektrik Motorlarında Vuruntu Moment Minimizasyonu

Güçlendirme Alternatiflerinin Doğrusal Olmayan Analitik Yöntemlerle İrdelenmesi

Bölüm 9 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON. Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley

3. Bölüm: Asenkron Motorlar. Doç. Dr. Ersan KABALCI

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

18/12 Kutuplu Bir Anahtarlı Relüktans Motorun Tasarımı, İncelenmesi ve Kontrolü

Çift Yanlı Doğru Akım Lineer Motor Tasarımı

Otomatik Kontrol I. Dinamik Sistemlerin Matematik Modellenmesi. Yard.Doç.Dr. Vasfi Emre Ömürlü

Elektrikli Araçlar İçin Fırçasız Doğru Akım Motorlarında Değiştirilebilir Manyetik Alan Uygulaması

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

Anma güçleri 3 kw tan büyük olan motorların üç fazlı şebekelere bağlanabilmeleri için üç fazlı olmaları gerekir.

ELEKTRĐK MOTORLARI ve SÜRÜCÜLERĐ DERS 02

ASENKRON MOTOR ASENKRON (İNDÜKSİYON) MOTOR. Genel

Asenkron Motorda Statik Eksenden Kaçıklık Arızasının İncelenmesi

FIRÇASIZ DA MOTORUN KONTROLÜNDE PWM VE HİSTERİSİZ BANT TEKNİĞİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ MEKATRONİK EĞİTİMİ BÖLÜMÜ BİLGİSAYAR DESTEKLİ İMALAT SERVO VE STEP MOTORLAR

DANIŞMAN Mustafa TURAN. HAZIRLAYAN İbrahim Bahadır BAŞYİĞİT T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ HERHANGİ BİR ELEKTRİKLİ CİHAZIN ÇALIŞMA PRENSİBİ

Sürekli Mıknatıslı Senkron Motorun Sayısal İşaret İşlemcisi ile Histerezis Akım Denetleyicili Alan Yönlendirme Kontrolünün Gerçekleştirilmesi

Yumuşak Yol Vericiler - TEORİ

DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ YAYINLARI NO: BASKI

SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTOR

ASENKRON MOTORUN BOYUNDURUK VE DİŞ BOYUTLARININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİ THE EFFECTS OF YOKE AND TOOT DIMENSIONS ON INDUCTION MOTOR PERFORMANCE

LİNEER MOTORLU BİR ASANSÖR KAPI TAHRİK SİSTEMİ

DALGIÇ POMPA TASARIM VE ANALİZİ

Transkript:

Fırçasız Doğru Akım Motorlarında Farklı Mıknatıs Dizilimleri Different Magnet Configurations in BLDC Motors Aptullah İŞLER 1 Nezih G. ÖZÇELİK 2 Lale T. ERGENE 1 1 İstanbul Teknik Üniversitesi Elektrik Elektronik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü, Maslak 34469 İstanbul TÜRKİYE islera@itu.edu.tr, ergenel@itu.edu.tr 2 ARÇELİK AŞ Çerkezköy İşletmesi 59500 Tekirdağ TÜRKİYE nezihgokhan.ozcelik@arcelik.com Özet Bu çalışmada, fırçasız doğru akım motorları üzerinde farklı mıknatıs dizilimleri uygulanmıştır. Vuruntu momenti, zıt-emk ve moment karakteristikleri fırçasız doğru akım motorunun performansını etkileyen temel motor karakteristiklerdir. Referans alınan motor Flux2D sonlu elemanlar yöntemi programı ile analiz edilmiştir. Analizi gerçekleştirilen motordan elde edilen veriler ile motorun test sonuçlarının tutarlılığı doğrulanmıştır. Mıknatıs hacmi sabit tutularak, farklı mıknatıs dizilimleri referans alınan motor üzerinde uygulanarak, motorun temel karakteristiklerine bakılmıştır. Vuruntu momenti, motorun ortalama momentini olumsuz şekilde etkileyen ve düşük hızlı, hassas konum bilgisi gerektiren uygulamalarda kritik öneme sahip motor parametresidir. Bu sebeple farklı tasarıma sahip motorlar için vuruntu momenti kıyaslaması yapılmıştır. Zıt-EMK ve moment karakteristikleri de farklı mıknatıs dizilimine sahip motorlar için ayrı ayrı elde edilip kıyaslanmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, hangi mıknatıs diziliminin hangi uygulamalar için uygun olduğu belirtilmiştir. Abstract In this research, different magnet positions has been applied to the BLDC motor design. Cogging torque, back-emf and torque characteristics are the basic characteristics that effect the BLDC motor performance. Reference motor has been analyzed with using Flux2D finite element method computer programme. Datas coming from motor that analyzed compared with test results and design motor has been comfirmed. With using same magnet volume, different magnet positions has been applied to the reference design and basic characteristics of motor have been observed. Coqqing torque is the torque that adversly affecting the motor torque also cogging torque is the motor parameter that have critical importance at low speed, certain location information needed applications. Because of that cogging torques of different motor have been compared. Also Back-EMF and motor characteristics of different designs have been compared. According to results, it is decided that which magnet positioning is appropirate for each application. 1. Giriş Fırçasız doğru akım motorları, klasik doğru akım motorlarında bulunan uyarma sisteminin yerinin kalıcı mıknatısların almasıyla ortaya çıkmıştır. Klasik doğru akım motorlarında bulunan fırça ve kolektör yapısının gerçekleştirdiği işlem, fırçasız doğru akım motorlarında elektronik komütasyon kullanılarak gerçekleştirilir. Fırça ve kolektör yapısının bulunmaması, bu motorların fırçalı motorlara kıyasla, daha yüksek hızlarda çalışmalarını, daha yüksek verim seviyelerine ulaşmalarını ve daha uzun ömürlü olmalarını sağlamıştır. Ayrıca fırçasız doğru akım motorlarının kontrol edilebilirliğinin kolay olması, asenkron motorlara kıyasla daha yüksek verim seviyelerine ulaşmaları ve yüksek moment/hacim oranına sahip olmaları bu motorların asenkron motorlar yerine tercih edilmesine neden olmaktadır. Fırçasız doğru akım motorları, rotorun statora göre iç kısımda veya dış kısımda bulunması durumuna göre iç rotorlu ve dış rotorlu olmak üzere iki farklı gruba ayrılırlar. Ayrıca fırçasız doğru akım motorları kalıcı mıknatısların rotordaki konumuna göre sınıflandırılabilir. Yüzey, dahili ve spoke tip olmak üzere üç ayrı sınıfta incelenebilir. (a) (b) (c) Şekil 1: Yüzey mıknatıslı motor (a), dahili mıknatıslı motor (b) ve spoke tip mıknatıslı motor (c) [1] Yüzey mıknatıslı motorlar yüksek hızlı uygulamalarda mıknatısın savrulma tehlikesi sebebiyle bu uygulamalarda tercih edilmezler. Spoke tip, ferrit mıknatıs tipinin kullanıldığı motorlarda ön plana çıkmaktadır. Mıknatısların yüzey alanı, rotorun yüzey alanından daha fazla olmasından dolayı hava aralığı manyetik akı yoğunluğu artmıştır. Bu çalışmada, referans alınan motor Flux2D sonlu elemanlar yöntemi programı ile analiz edilmiştir. Dahili, yüzey ve spoke 329

tip mıknatıs dizilimleri referans motor üzerinde uygulanarak, motor karakteristiklerine etkisi gözlemlenmiştir. 2. Referans Motorun Analizi Referans alınan motor sonlu elemanlar yöntemine dayalı olarak çözüm yapan Flux2D paket programı ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçların, motorun test sonuçları ile tutarlılığı doğrulanmıştır. Şekil 3: Ağ yapısı 2.1. Sonlu Elemanlar Yöntemi Sonuçları Flux2D ile gerçekleştirilen analizler doğrultusunda motorun boşta çalışması, vuruntu momenti ve yükte çalışmasına ait sonuçlar elde edilmiştir. Şekil 2: Referans motor Sonlu elemanlar yöntemi 1960 larda ortaya çıkmış olup, 1970 lerden bu yana mühendislik problemlerinin çözümünde sıklıkla kullanılmaktadır [2]. Sonlu elemanlar yöntemi, elektrik makinalarının tasarım sürecinde, manyetik alan analizi ve makine karakteristiklerinin doğru şekilde hesaplanmasına yardımcı olduğundan motor tasarımında kullanılmaktadır. Sonlu elemanlar yönteminde karmaşık geometriler, küçük ve basit sonlu eleman kümelerine bölünürler. Bu elemanlar ayrı ayrı çözülerek sonuçlar birleştirilir ve çözüme ulaşılır. Bu sayede makinenin lineer olmayan manyetik karakteristikleri, analitik yöntemlere göre çok daha kısa ve kolay bir şekilde çözülür. Tasarlanan motor üzerinde herhangi bir değişikliğin üretim öncesi yapılabilmesi ve motor performansına etkisinin gözlemlenebilmesi sayesinde üretim öncesi iyileştirme giderleri sınırlandırılmaktadır. Çizelge 1: Referans motor parametreleri Nominal Güç 175 W Nominal Moment 1.25 Nm Nominal Akım 2A Nominal Hız 650 min -1 Kutup Sayısı 4 Mıknatıs Tipi Ferrit Laminasyon Malzemesi M70050D Analizi yapılacak motor geometrisi için iki boyutlu sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak seçilen elemanlara göre nokta eleman sayısı 34473, çizgi eleman sayısı 3108 ve yüzey eleman sayısı 17212 dir. Motor laminasyonu üzerinde oluşturulan ağ yapısı Şekil-3 de görülebilir. 2.1.1 Boşta Çalışma Analizi Faraday yasasına göre, zaman ile değişen manyetik alan, iletkende gerilim indükler. İndüklenen gerilim, iletkendeki sarım sayısı ve değişen manyetik akının zamana göre türeviyle doğru orantılıdır. e = -N(dɸ/dt) (1) Stator sargılarında indüklenen gerilim, motor 1000 min -1 hızında döndürülerek hesaplanmıştır. Şekil 4: Zıt-EMK Şekil-4 de görüldüğü üzere, tepeden tepeye zıt-emk gerilimi 51 V Referans motorun zıt-emk testi sonucunda elde edilen değer 54 V dur. 2.1.2 Vuruntu Momenti Analizi Vuruntu momenti, hava aralığı manyetik relüktansının motor pozisyonuna göre değişmesinden dolayı ortaya çıkar. Rotorda oluşturulan manyetik akının stator dişlerinden akma eğiliminden dolayı hava aralığı manyetik relüktası değişmektedir. Vuruntu momenti büyüklüğü 0.02525 Nm olarak hesaplanmıştır. Motor 24 oluklu olduğundan dolayı, vuruntu momenti nde 24 tepe olduğu görülmektedir. Referans motorun tepeden tepeye vuruntu momenti büyüklüğü 0.048 Nm dir. 330

olan farklı mıknatıs şekillerinin referans motor üzerinde uygulanmasına geçilmiştir. Şekil 5: Vuruntu momenti 2.1.3 Yükte Çalışma Analizi Referans alınan motor, akım kaynağı ile beslenerek moment elde edilmiştir. Motorun nominal akım değeri 2 A olduğundan dolayı, akım kaynağı değerleri de bu değere göre düzenlenmiştir. Şekil 6 da motor sargılarına ait akım karakteristikleri görülmektedir. Çizelge 2: SEY ile test sonuçlarının karşılaştırılması Zıt-EMK (V) Ortalama Moment Vuruntu Momenti Test 54 1.25 0.048 Sonuçları SEY 51 1.208 0.0505 Sonuçları Bağıl Fark (%) 5.55 3.36 5.21 3. Metodoloji Tasarım sürecinde farklı mıknatıs dizilimleri referans motor üzerinde uygulanmıştır. Fırçasız doğru akım motorlarının mıknatıs konumuna göre sınıflandırıldığından çalışmanın başlangıcında bahsedilmiştir. Bu sınıflandırmaya göre, her gruba ait en az bir mıknatıs seçilmesine özen gösterilmiştir ve mıknatıs hacmi sabit tutularak referans motor üzerinde uygulanmıştır. Referans motor üzerine uygulanan farklı mıknatıs dizilimleri Şekil 8 de gösterilmiştir. Şekil 6: Motor akım (a) (b) Şekil 7: Elektromanyetik moment Motorun elektromanyetik moment elde edilmiştir. Ortalama elektromanyetik moment değeri 1.207 Nm Referans motorun yükte çalışmasından elde edilen değer ise 1.25 Nm dir. 2.1.4 SEY Sonuçları ile Test Sonuçlarının Karşılaştırılması Çizelge 2 de sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen sonuçlar ile motorun test sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonlu elemanlar yönteminin güvenirliliği Çizelge 2 de yapılan karşılaştırma ile ispatlanmıştır. SEY sonuçları ile test sonuçlarının tutarlığı görüldükten sonra, bir sonraki aşama (c) (d) Şekil 8: (a) Halka tip motor, (b) spoke tip motor (c) V tip motor (d) U tip motor 3.1. Yüzey Mıknatıslı Halka Tip Motor Yüzey mıknatıslı halka tip fırçasız doğru akım motorların en önemli avantajı konstrüksiyonunun basit ve ucuz olmasıdır. Fakat halka tip motorların çalışma manyetik akı yoğunluğu kalıcı mıknatısların manyetik akı yoğunluğu ile neredeyse aynıdır. Bu sebeple, halka tip motorların hava aralığı manyetik akı yoğunluğu mıknatısın kalıcı manyetik akı yoğunluğundan fazla olamaz [2]. Vuruntu momenti tepe değeri 0.032 Nm 331

Motorun zıt-emk nden fazlar arasında 120 faz farkı olduğu görülmektedir. Ayrıca tepeden tepeye zıt-emk büyüklüğü 44 V Şekil 11 den görüldüğü gibi, tepeden tepeye zıt EMK değeri 62V Spoke tip motorun ortalama moment büyüklüğü 1.31 Nm dir. Şekil 9: Halka tip motorun zıt-emk Şekil 12: Spoke tip motorun elektromanyetik moment 3.3. V Tip Motor Referans motorun moment dalgalanmalarını ve vuruntu momentini azaltmak için V tip mıknatıs dizilimi uygulanmıştır. Referans motorun vuruntu momentinden daha düşük bir değer elde edilmiştir. Şekil 10: Halka tip motorun elektromanyetik moment Ortalama moment değeri 1.02 Nm Bu değer referans alınan motora göre daha düşük bir değerdedir. 3.2. Spoke Tip Motor Spoke tip mıknatıs dizilimine sahip motorlar, hava aralığı akı yoğunluğunun, mıknatısların akı yoğunluğundan fazla olması sebebiyle özellikle ferrit mıknatıs tipinin kullanıldığı motorlardan daha iyi verim alabilmek için sıklıkla tercih edilmektedir. Bu motorun performansına ait temel karakteristikler Şekil 11 ve Şekil 12 de gösterilmiştir. Spoke tip motorun vuruntu momenti 0.07 ile -0.07 Nm arasında değişmektedir. Şekil 13: V tip motorun zıt-emk V-tip motorun tepeden tepeye zıt-emk gerilim büyüklüğü yaklaşık olarak 21V dır. Şekil 14: V tip motorun elektromanyetik moment V tip motorun ortalama moment değeri 0.58 Nm olarak hesaplanmıştır. Şekil 11: Spoke tip motorun zıt-emk 332

3.4. U Tip Motor Son olarak, U tip mıknatıs şekli referans motor üzerinde uygulanarak, motorun ana karakteristiklerine ait şekiller elde edilmiştir. U tip motorun vuruntu momenti 0.01 Nm ile -0.01 Nm arasında değişmektedir. Şekil 15: U-tip motora ait zıt-emk Tepeden tepeye faz-nötr zıt-emk değerinin büyüklüğü 68V Şekil 16: U-tip motora ait elektromanyetik moment Bu motora ait elektromanyetik moment Şekil 16 de gösterilmiştir. Ortalama moment büyüklüğü 1.60 Nm 3.5. Farklı Mıknatıs Dizemlerine Sahip Motorların Manyetik Akı Yoğunlukları Şekil 17 den de görüldüğü üzere, halka tip ve u tip motorların laminasyonları doyuma ulaşmamıştır. Bu motorların aksine, spoke tip motorda kullanılan mıknatıslar motor miline çok yakın yerleştirildiğinden bu bölge doyuma ulaşmıştır. Ayrıca v-tip motorda mıknatıs ile hava aralığı arasında kalan rotor laminasyon bölgesinin doyuma ulaştığı görülmektedir. 4. Sonuçlar Çizelge 3 de tüm mıknatıs dizilimlerine ait sonuçlar verilmiştir. Bu sonuçlara göre, zıt-emk ve moment değerlerinin paralellik gösterdiği ve U-tip motorun 1.60 Nm ortalama moment değeriyle en yüksek momente sahip olan motor tipi olduğu görülmektedir. Bu sebeple, yüksek performans gerektiren uygulamalarda U-tip mıknatıs dizilimine sahip motorlar tercih edilebilir. Spoke tip motorun ortalama moment değeri 1.31 Nm olmasına rağmen vuruntu momenti büyüklüğü diğer motorlar arasında en yüksek değere sahiptir. Bu yüzden hassas konum bilgisi gerektiren uygulamalarda tercih edilmezler. Halka tip mıknatıs dizilimine sahip motorlar ise, maliyetlerinin ve yapımlarının kolay ve ucuz olması, ayrıca ortalama performans değerleriyle yüksek hızlı uygulamalar harici uygulamalarda sıklıkla kullanılırlar. Çizelge 3: Farklı mıknatıs dizilimlerine sahip olan motorların temel karakteristiklerin karşılaştırılması. Vuruntu Momenti Zıt-EMK (V) Ortalama Moment Referans 0.025 51 1.207 Halka Tip 0.032 44 1.02 Spoke Tip 0.07 62 1.31 V Tip 0.01 21 0.58 U Tip 0.01 68 1.60 5. Kaynaklar [1] Hanselman, D. (2003). Brushless Permanent Magnet Motor Design, The Writers Collective, Rhode Island. [2] P. Zhang, D. M. Ionel and N. A. O. Demerdash, "Morphing parametric modeling and design optimization of spoke and V-type permanent magnet machines by combined design of experiments and differential evolution algorithms," 2013 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, Denver, CO, 2013, pp. 5056-5063. [3] Microchip Technology Inc., (2003), Brushless DC (BLDC) Motor Fundamentals, AN885, Application Note, January 2003 Şekil 17: Farklı mıknatıs dizilimleri uygulanan motorlara ait manyetik akı yoğunluğu dağılımı 333