Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi

Günümüzde teknolojideki gelişmelere paralel olarak, robotik sistemlerde, tıp alanında, otomotiv sektöründe ve endüstriyeluygulamalarda çok serbestlik dereceli hareket yapabilen motorlara ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu sebeple bu çalışmada, çok eksenlihareket kabiliyetine sahip bir sabit mıknatıslı küresel motor tasarımı yapılmış ve ANSYS Maxwell yazılımıyla sonlu elemanlaryöntemiyle (SEY) elektromanyetik analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizlerde, motorun rotorunda yer alan farklı mıknatıs türleri vemıknatıs yapılarının yanında, stator ve rotor nüvelerindeki farklı laminasyon türleri de dikkate alınarak motor tasarımları yapılmıştır.Mıknatıs olarak NdFe30, NdFe35, SmCo28 malzemeleri; mıknatıs yapısı olarak gömülü düz mıknatıs, gömülü V-tipi mıknatıs, yüzeymıknatıs; stator ve rotor yapılarındaki laminasyonlar için de steel_1008, M43_24G, JFE_Steel_50JNE300 malzemeleri kullanılarakoluşturulan her bir model için ayrı ayrı elektromanyetik analizler gerçekleştirilmiştir. Her bir tasarım için manyetik akı yoğunluğudağılımının manyetik doyum problemi incelenmiş, moment ve kuvvet değerleri hesaplanmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarakverilmiştir.

The Effect of Using Different Magnet Structures and Different Magnet Materials on the Design of the Spherical Motor

Today, with the advances in technology, the need for motors capable of multi-degree of freedom in robotic systems, medicine, automotive industry and industrial applications is increasing. For this reason, in this study, a permanent magnet spherical motor design with multi-axis motion ability has been designed and electromagnetic analysis has been done with ANSYS Maxwell software using the finite element method. In the analysis, motor designs were made by considering different types of magnets in the rotor and different lamination types in the stator and rotor cores with different magnet structures. Electromagnetic analyzes were performed for each model created using steel_1008, M43_24G, JFE_Steel_50JNE300 materials in stator and rotor structures and NdFe30, NdFe35, SmCo28 materials as magnets with embedded straigt magnet, embedded V-type magnet, surface magnet structures.For each design, magnetic saturation problem of magnetic flux density distribution is examined, moment and force values are calculated and results are given comparatively.

___

  • Ahmadi S., Moghani, J.S. and Mirsalim, M., “Simulation and Analysis of a Novel PM Spherical 3-DOF Actuator with E-Shaped Stator and Blade-Shaped Rotor Structure”, 2018 9th Annual Power Electronics, Drives Systems and Technologies Conference (PEDSTC), (2018).
  • ANSYS Maxwell Online Help, ANSYS Electronics 2020R1, ANSYS Inc. , (2020).
  • ANSYS Maxwell 2020R1, ANSYS, Inc., (2020).
  • Cho, S., Lim, J.S., Oh, Y.J., Jeong, G., Kang, D.W. and Lee, J., “A Study on Output Characteristics of the Spherical Multi-DOF Motor According to the Number of Phases and Pole Pitch Angles”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 54, NO. 11, NOVEMBER 2018, (2018).
  • El-Khalafawy, K. and El-Amary, N.H., “Spherical Actuator Design and Operation Based on Magnetic Profile”, 2017 IEEE PES AsiaPacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), (2017).
  • Laithwaite, E., “Design of spherical motors”, Electrical Times, (9), 921-925, (1960).
  • Li, B., Li, Z., and Li, G., “Magnetic Field Model for Permanent Magnet Spherical Motor With Double Polyhedron Structure”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 53, NO. 12, DECEMBER 2017, (2017).
  • Li, H. and Li, T., “End-Effect Magnetic Field Analysis of the Halbach Array Permanent Magnet Spherical Motor”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 54, NO. 4, APRIL 2018, (2018).
  • Li, X., Bai, S., Chen, W. and Liu, J., “Torque Modelling and Current Optimization of a Spherical Actuator Built as an Electro-magnets Driven Spherical Parallel Manipulator”, 2017 IEEE 8th International Conference on CIS & RAM, Ningbo, China, (2017).
  • Li, Z., Chen, Q., Yue, F. and Zhang, Y., “Modal Analysis of Electromagnetic Resonance for Multi-degree-of-freedom Spherical Motor”, 2018 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) October 7-10, 2018 Jeju, Korea, (2018).
  • Li, Z., Chen, Q. and Wang, Q., “Analysis of Multi-Physics Coupling Field of Multi-Degree-of-Freedom Permanent Magnet Spherical Motor”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 55, NO. 6, JUNE 2019, (2019).
  • Öner, Y., “Sabit Mıknatıslı Küresel Motorun Bilgisayar Destekli Üç Boyutlu Manyetik Analizi, Tasarımı Ve Uygulaması”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2004).
  • Rong, Y., Wang, Q., Lu, S., Li, G., Lu, Y. and Xu, J., “Improving attitude detection performance for spherical motors using a MEMS inertial measurement sensor”, IET Electr. Power Appl., 2019, Vol. 13 Iss. 2, pp. 198-205 © The Institution of Engineering and Technology 2018, (2018).
  • Takahara, T., Hirata, K., Niguchi, N., Nishiura, Y. and Sakaidani, Y., “Experimental Evaluation of the Static Characteristics of MultiDegree-of-Freedom Spherical Actuators”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 53, NO. 11, NOVEMBER 2017, (2017).
  • Yan, L., Duan, Z., Zhang, Q., Qiao, H. and Gerada, C., “Development and Structure of Multi-DOF Spherical Induction Motor”, 2018 13th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)), (2018).
  • Zhou, F., Li, G., Zhou, R., Ju, L., Ma, G. and Cao, X., “Structural parameters optimization of permanent magnet spherical motor based on BP neural network model”, 2017 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), (2017).
  • Williams, F., Laithwaite, E. And Piggot, L., “Brushless variable speed induction motor”, IEEE Proceedings, 2097U, 102-118, (1956).
  • Williams, F., Laithwaite, E. and Eastham, G.F., “Development of design of spherical induction motor”, IEEE Proceedings, 3036U, 471- 484, (1959).
Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Osman Sağdıç
Sayıdaki Diğer Makaleler

Sign2Text: Konvolüsyonel Sinir Ağları Kullanarak Türk İşaret Dili Tanıma

Özer ÇELİK, Alper ODABAŞ

Meme Koruyucu Cerrahi Sonrası (MKC) Simultane İntegre Boost (SIB) Tekniğinin Farklılığı

Hazım Orhan KIZILKAYA, Yonca Yahşi ÇELEN

İnsansız Hava Araçları ve Uydu Görüntülerinden Elde Edilen Veri Seti ile Havaalanlarının Tespitinin Yapılmasında SSD ve Faster RCNN Algoritmalarının Karşılaştırılması

Muhammed Taha ZEREN, Sabahattin Kerem AYTULUN, Yasin KIRELLİ

Plazma Ark Kaynağıyla Birleştirilen AISI 410S Ferritik Paslanmaz Çeliğin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Isıl İşlemin Etkisi

Ceyhun KÖSE, Ceyhun TOPAL

KIT-6 Üzerinde $CO_2$ Adsorpsiyon Davranışı ve Kinetiği Üzerine Bir Çalışma

Müge Sarı YILMAZ

Sürdürülebilir Malzemelerin Büzülen Killerin İyileştirilmesinde Kullanimi

Abdullah EKİNCİ

Gaziantep Bölgesi İçin Güneş Enerjisinden Elektrik Üretiminde Kurulacak Panellerin Optimum Eğim Açılarının Belirlenmesi

Hüseyin YAĞLI, Yıldız KOÇ

İşgörenlerin Demografik Özelliklerinin Örgütsel İklim Algısına Etkisinin İstatistiksel Analizi: Süreyya Paşa Göğüs Hastalıkları Hastanesi Örneği

Hasan ŞAHİN, Bayram TOPAL, Cemil ÖRGEV

Atık Isı Geri Kazanım Sistemleri ve Isıl Verim Parametrelerinin Deneysel İncelenmesi

Mustafa CAN, Şeyma Nur POYRAZ, Selmin ENER RUŞEN, Gamze KARANFİL

Blokzincir Teknolojisinin Sağlık Bilgi Sistemlerinde Kullanımı

Mehmet AYDAR, Salih Cemil ÇETİN