Çembersel Doğru Akım Motoru Tasarımı ve Manyetik Analizi

Endüstride ve otomasyonda doğrusal hareket vazgeçilemez bir ihtiyaçtır. Söz konusu hareket dairesel çıktı üreten makinalara kayış, kasnak ve dişliler eklenerek temin edilmektedir. Ancak bu tür çözümler verim düşmesine ve maliyetlerin artmasına neden olmaktadır. Diğer taraftan lineer motorlar elektrik enerjisini doğrusal harekete direkt çeviren elektrik makinalarıdır. Lineer motorların endüstri ve otomasyon sistemlerinde fazla tercih edilmemesinin nedenleri ise düşük kuvvet/akım oranları ve uzunluk sınırlamalarıdır. Son yıllarda geliştirilen çift yanlı DC lineer motorda hem kuvvet/akım oranı artırılmış hem de uzunluk sınırlamasının önüne geçilmiştir. Bu çalışmada, çift yanlı DC lineer motorun öncelikle Ansys-Maxwell de detaylı nümerik analizleri yapılmıştır. Ayrıca ilgili motorun lineer olan tasarım topolojisi çember şekline dönüştürülerek, dairesel hareket üreten yeni bir elektrik motoru tasarlanmıştır. Geliştirilen ve çembersel motor olarak adlandırılan yeni motorun manyetik analizleri yapılmıştır. Elektrikli araçların tekerlekleri içerisine yerleştirilebilecek boyutta tasarlanan motorun moment/akım oranı analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlardan, tasarımı yapılan motorun teker içi kullanıma uygun olduğu, benzer amaçlı motorlara kıyasla tasarımı basit ve maliyeti düşük olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Sabit Mıknatıs, Lineer Motor, Çembersel Motor, Ansys-Maxwell

PDF

___

[1] R. Demirci ve M.T. Tuncay, “Çift yanlı doğru akım lineer motor tasarımı,” Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, s. 7, ss. 42-54, 2013.
[2] M.T. Tuncay, “Sabit Mıknatıslı Dc Lineer Motor Tasarımı Ve Denetimi,” Doktora tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2016.
[3] A.Basak, Permanent-Magnet DC Linear Motors, Oxford, Oxford University, 1996, pp. 1–37.
[4] C. Jiefan, and W. Chengyuan, “Design characteristic and force analysis of PM linear motor for fast response servo system,” IEEE 4th IPEMC, 2004, pp. 1001–1004.
[5] M. Küçükali, Ö. Akyazı ve S.A. Akpınar, “Doğrusal hareketli asenkron motor sürücülü mekanik osilatör ve evirici ile kontrolü,” Elektrik-Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu ve Fuarı, Bursa, Türkiye, 2008, Bildiri no: 39.
[6] E.R. Laithwaite, Linear Electric Motors, London, Mills and Boon Limited, 1971, pp. 32–88.
[7] M. Ekmekçi, “Otomatik Açılıp Kapanan Kapılar için Tüp Tipi Lineer İndüksiyon Motor Tasarımı,” Yüksek Lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2006.
[8] S.A. Nasar and I. Boldea, Linear Electric Motors: Theory, Design and Practical Applications, USA:Prentice-Hall, 1987, pp. 4–23.
[9] F. Profumo, Z. Zhang, and A. Tenconi, “A new viable solution for electric cars,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 44, no. 1, pp. 39-45, 1997.
[10] E. Hüner, N. Ekren ve T.Ç. Akıncı, “Teker Motorlar Ve Teker Motorların Elektrikli Araçlarda Kullanımına İlişkin Bir İnceleme,” e-Journal of New World Sciences Academy, c. 3, s. 2, 2008.
[11] D. Choppa, “Performance of Torus-Type Brushless DC Motor with Winding Connected in Two and Three-Phase System,” Master's Theses, Louisiana State University, Louisiana, USA, 2006.
[12] C. Gürünlü, Enerji Dönüşümünün Temelleri Çözümlü Problemler 1, Trabzon, Türkiye, Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi, 1989, ss. 1-12.
[13] K. Çakir, and A. Sabanovic, “In-wheel motor design for elektric vehicles,” 9th IEEE International Workshop on, 2006, pp. 613-618.
[14] C.J. Ifedi, B.C. Mecrow, S.T.M. Brockway, G.S. Boast, G.J. Atkinson, and K.P. Dragica, “Fault Tolerant In-Wheel Motor Topologies for High Performance Electric Vehicles,” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 49, no. 3, pp. 1249-1257, 2013.
[15] E. Çetin ve F. Daldaban, “Otomotiv Uygulamalarında Kullanılacak Eksenel Akılı Sürekli Mıknatıslı BLDC Motor Tasarım Modeli,” Otomotiv Teknolojileri Kongresi, Bursa, Türkiye, 2014.
[16] M. Aydin, S. Huang and T. A. Lipo, “Axial Flux Permanent Magnet Disc Machines: A Review,” University of Wisconsin-Madison 2004.
[17] N.A. Rahim, H.W. Ping, and M. Tadjuddin, “Design of axial flux permanent magnet brushless DC motor for direct drive of electric vehicle,” IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2007, pp. 1–6.