AKI BARİYERLİ TLA TİPİ SENKRON RELÜKTANS MOTOR TASARIMI VE OPTİMİZASYONU

Bu çalışmada, 15 kw lık bir asenkron motor ile aynı stator yapısını kullanan ve yeni tasarlanacak olan Senkron Relüktans Motor (SynRM) karşılaştırılmıştır. SynRM’lar soğuk rotorlu motorlar olarak bilinmektedir. Asenkron motorlarda olduğu gibi rotorlarında bakır (alüminyum) çubuklar bulunmadığı için rotor bakır kayıpları sıfıra indirilmiş ve rotor kayıpları minimize edilmiştir. Bu şekilde kayıplar azaltılarak motor veriminde iyileştirmeler sağlanmıştır.Aynı asenkron motor statoru kullanılarak rotor geometrisi SynRM rotor geometrisinde tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarım gerçekleştirilirken Ld/Lq oranı göz önünde bulundurularak akı bariyerlerinin tasarımı yapılmıştır. Rotor laminasyon sacları üzerindeki hava/demir oranı motor performansı için önemli olduğu için tasarlanan laminasyon sacı üzerinde parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Bu parametrik analizler sonucunda laminasyon sacının 4 bariyerli olmasına karar verilmiştir.Asenkron motor ve SynRM analizleri karşılaştırılmıştır. Alınan değerlere göre SynRM’nin verim değerinde % 3’lük bir yükselme meydana gelmiştir. Böylece verimi IE1 sınıfında olan asenkron motor rotoru değiştirilerek IE3 sınıfına yükseltilmiştir. Tork dalgalanmalarında yaklaşık % 8’lik bir iyileşme sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Senkron Relüktans Motor, Sonlu Elamanlar Metodu, Akı Bariyerli Rotor Parametrik analiz

PDF

___

Kostko J. K., “Polyphase reaction synchronous motors”, Journal Amer. Inst. Elect. Engrs, 42: 1162-1168 (1923).
Lawrenson P. J., Agu L. A.,. “Theory and performance of polyphase reluctance machines”, IEE Proceedings, 111: 1435-1445, (1964).
Cruıckshank, A. J. O., Menzıes, R. W., Anderson, A. F., “Axially laminated anisotropic rotors for reluctance motors”, Proc.IEE, 13: 2058-2060, (1966).
Honsınger, V. B., “The inductances Ld and Lq of reluctance machines”, IEEE Transactions on Povver Apparatus and Systems, 90: 298-304, (1971).
Staton,D. A., Miller,T. J. E., Wood, S. E., “Maximising the saliency ratio of the synchronous reluctance motor”, IEE Proceedings-B, 140: 249-259, (1993).
Matsuo, T., Lipo, T.L., “Rotor Design Optimization of Synchronous Reluctance Machine”, IEEE Transactions On Energy Conversion , 9: 359-365, (1994).
Boldea I., Fu Z. X., Nasar S. A., “Torque Vector Control (TVC) of Axially-Laminated Anisotropic (ALA) Rotor Reluctance Synchronous Motors”, EMPS Journal, 19: 381-398, (1991).
Platt, D., “Reluctance motor with strong anisotropy”, IEEE Transactions on Industry Applications, 28: 652-658, (1992).
Soong, W. L., Staton, D. A., Miller, T. J. E., “Design of a new axially-laminated interior permanent magnet motor”, IEEE Transactions on Industry Applications, 31: 358-367, (1995).
Vagati, A., Pastorelli, M., Scapino, F., Franceschini, G., “Impact of cross saturation in synchronous reluctance motors of the transverse-laminated type”, IEEE Trans. Ind. Applicat., 36: 1039-1046, (2000).
Fratta A., Vagati A., “A reluctance motor drive for high dynamic performance applications”, IEEE Transactions on Industry Applications, 28: 873-879, (1992).
Boldea I., Fu Z. X., Nasar S. A., “High-performance reluctance generator”, IEE Proceedings, 140: 124–130, (1993).
Karnper, M. J., Volschenk, A. F., “Effect of Rotor Dimensions and Cross Magnetisation on Ld and Lq Inductances of Reluctance Synchronous Machine with Cageless Flux Barrier Rotor”, IEE Proceedings Electric Power Applications, 141: 213-220, (1994).
Parasiliti, F., Villani, M., “Optimisation analysis of synchronous reluctance motor design, Electrical Machines and Drives”, Seventh International Conference on (Conf. Publ. No:412), 276 – 280, (1995).
Kinyama, H., Kawano S., Hond Y., Higaki, T., Morimoto, S., Takeda, Y., “High Performance Synchronous Reluctance Motor with Multi-flux Barrier for the Appliance Industry”, Industry Applications Conference, 1: 111 – 117, (1998).
Bomela, X. B., Kamper, M. J., “Effect of machine design on performance of reluctance synchronous machine”, Industry Applications Conference, Conference Record of the IEEE , 1: 515 – 522, (2000).
Tsuchiya, J., Mishima, K., Kimura, G., “A Study On Torque Ripple Reduction Of Synchronous Reluctance Motor”, Power Electronics and Drive Systems, IEEE International Conference, 2: 452 – 455, (2001).
Hatajaa, J., “A Comparatıve Performance Study Of Four-Pole Inductıon Motors And Synchronous Reluctance Motors In Vanable Speed Dnves”, Lappeenranta University of Technology, Doc. Thesis, 138, Finland, (2003).
Boglietti, A., Cavagnino, A., Pastorelli M., Vagati A., “Experimental comparison of induction and synchronous reluctance motors performance”, Industry Applications Conference, Fourtieth IAS Annual Meeting, Conference Record of the 2005, 1: 474 – 479, (2005).
Boglietti, A., Pastorelli, M., “Induction and synchronous reluctance motors comparison”, Industrial Electronics, IECON 2008. 34th Annual Conference of IEEE, 2041-2044, (2008).
Agrawal A., Srivastava A., Trivedi A., “Performance investigation of three phase synchronous reluctance motor using finite element analysis”, in Power India Conference, 2012 IEEE Fifth, 1-5, (2012).
Ferrari, M., Bianchi, N., Doria, A., Fornasiero, E., “Design of synchronous reluctance motor for hybrid electric vehicles”, Electric Machines & Drives Conference (IEMDC), 2013 IEEE International, 1058 – 1065, (2013).
Park, J. H., Seo, J. H., Cha, C. H., Lee, J., “Characteristics analysis of 15kW industrial machine using Synchronous Reluctance Motor for high efficiency”, Electrical Machines and Systems (ICEMS), International Conference, 139 – 142, (2013).
Moghaddam, R. R., Gyllensten, F., “Novel High-Performance SynRM Design Method: An Easy Approach for A Complicated Rotor Topology” Industrial Electronics, IEEE Transactions, 61: 5058 – 5065, (2014).
Lange T., Kerdsup B., Weiss C., De Doncker R. W., “Torque ripple reduction in Reluctance Synchronous Machines using an asymmetric rotor structure”, in Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2014), 7th IET International Conference on, 1-5, (2014).
Hong, C. H., Liu, H. C., Seol, H. S., Jun, H. W., Lee, J., “Decrease torque ripple for SynRM using barrier arrangement design”, Electrical Machines and Systems (ICEMS) International Conference, 1834 – 1837, (2014).
Pellegrino G., Cupertino F., Gerada C., “Automatic Design of Synchronous Reluctance Motors Focusing on Barrier Shape Optimization”, Industry Applications IEEE Transactions on, 51: 1465-1474, (2015).
Ersöz M. “Akı Bariyerli Senkron Relüktans Motor Tasarımı ve Uygulaması” Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Y. Lisans Tezi, (2015).
Ansoft Corporation, Maxwell 3D – Technical Notes, 656-718, (2002).
Han, S., Jahns, T., Soong, W., Güven, M., “Torque Ripple Reduction in Interior Permanent Magnet Synchronous Machines Using Stator With Odd Number of Slot Per Pole Pair”, Energy Conversion IEEE Transactions, 25: 118 – 127, (2010).