Elektrikli araçlar için mıknatıs oranı ve moment titreşimi azaltılmış yüksek verimli sürekli mıknatıslı senkron motor tasarım süreci ve gerçeklenmesi

Authors : Hatice KURNAZ ARAZ, Murat YİLMAZ

Pages : 1089-1110

Doi:10.17341/gazimmfd.458515

View : 11 | Download : 8

Publication Date : 2019-12-25

Article Type : Research Paper

Abstract :Yakın gelecekte, petrol ürünlerine bağımlılığın azaltılması talebi ve emisyon kısıtlamaları, özellikle batarya, elektrik motoru ve güç elektroniği teknolojilerinin gelişmesi ile elektrikli araçların günlük yaşantımıza daha fazla girmesi kaçınılmaz olup, elektrikli araçlar hem otomotiv sektörünün hem de akıllı şebekelerin önemli bir unsuru olacaktır. Bu kapsamda, elektrikli araçların tahrik sisteminin ana parçası olan yüksek verim ve güç yoğunluklu, düşük moment dalgalanmalı, değişken hız değerlerine sahip ve mıknatıs oranı azaltılmış sürekli mıknatıslı senkron motorun tasarımı ve gerçeklenmesi hedeflenmiştir. Çalışmada öncelikle, gömülü mıknatıslı senkron motor tasarım sürecini kapsayan akış diyagramı oluşturulmuş ve elektrikli aracın gereksinimleri doğrultusunda motorun ana boyutları belirlenmiştir. Detaylı analitik analizlerle elektrik makinesinin temel büyüklüklerinin, rotor ve stator boyutlarının, sargı şekli ve yapısının belirlenmesi süreci uygulanmış ve sonlu elemanlar yöntemi ile çeşitli çalışma koşullarında nümerik analizler gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan motorun statorunda tek ve yüksek oluk sayısı kullanılarak oluşturulan simetrik olmayan sargı yapısıyla uzay harmonikleri, radyal kuvvetler ve vuruntu momentinin etkisi azaltılmıştır. Böylece, tasarıma özel 57 oluk yapısıyla moment titreşimleri ve vuruntu momenti azaltılmış bir tasarım gerçeklenmiştir. Rotor ve sürekli mıknatısların boyutları ve konumunda yapılan optimizasyon çalışmaları ile mıknatıs miktarının gerekli performansı sağlayacak şekilde minimuma indirilmesi sağlanmıştır. Motorun, termal ve yapısal dayanım analizleri yapılıp üretimi gerçekleştirilmiş ve oluşturulan test düzeneği üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Deneysel sonuçlarla analiz sonuçlarının karşılaştırılması, tasarımda yapılan eniyilemelerle optimize edilen motor ve sürücü sistemi araca monte edilerek araç üzerinde performans ve yol testleri başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.
Keywords : Elektrikli araçlar, Sürekli mıknatıslı senkron motor, Sonlu elemanlar analizi, Moment titreşimi