Hafif elektrikli araçlar için altı fazlı bir asenkron motor tasarımı ve performans karşılaştırması
Design and performance comparison of a six-phase induction motor for lightweight electric vehicles
- Tez No: 1009513
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CEMİL OCAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Küresel iklim kriziyle mücadele ve karbon emisyonlarını azaltma hedefleri doğrultusunda, elektrikli araç teknolojilerine olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır. Hafif elektrikli araçların tahrik sistemlerinde yaygın olarak kullanılan geleneksel üç fazlı asenkron motorlar; maliyet etkinliği ve sağlam yapıları ile öne çıksa da, faz kaybı gibi arıza durumlarında performans sürdürülebilirliği ve tork dalgalanması açısından çok fazlı muadillerine kıyasla bazı kısıtlılıklara sahiptir. Bu tez çalışmasında, hafif elektrikli araç uygulamalarında kullanılmak üzere, sistem güvenilirliğini artırmayı ve elektromanyetik performansı iyileştirmeyi hedefleyen altı fazlı bir asenkron motorun tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada S2-2dk çalışma rejimi için 12 kW maksimum güce sahip, dört kutuplu, yıldız bağlı ve 65 Hz anma frekanslı asimetrik sargı yapısına sahip altı fazlı bir asenkron motor tasarlanmıştır. Tasarlanan motorun elektromanyetik performans analizleri, Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) tabanlı ANSYS Maxwell yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçların doğrulanması ve performans farklarının ortaya konulması amacıyla, aynı fiziksel ve elektriksel parametrelere sahip eşdeğer bir üç fazlı asenkron motor ile karşılaştırmalı analizler yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre, tasarlanan altı fazlı asenkron motorun tam yükte verimi %92,91, tork dalgalanması ise %5,67 olarak elde edilmiştir. Karşılaştırmalı analizler, önerilen altı fazlı motor yapısının, muadili olan üç fazlı motora kıyasla verimde %1,43 oranında artış sağladığını, tork dalgalanmasını ise yaklaşık %36 oranında azalttığını göstermiştir. Ayrıca, gerçekleştirilen arıza toleransı analizlerinde, bir fazın açık devre olması durumunda altı fazlı motorun üç fazlı muadiline kıyasla daha sınırlı performans kaybıyla çalışmaya devam edebildiği ve yüksek hata toleransı sergilediği tespit edilmiştir. Elde edilen bulgular, altı fazlı asenkron motorların hafif elektrikli araç tahrik sistemleri için verimli, düşük tork dalgalanmasına sahip ve güvenilir bir alternatif olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In line with global efforts to combat the climate crisis and reduce carbon emissions, interest in electric vehicle technologies has been steadily increasing. Conventional three-phase induction motors, which are widely used in the traction systems of lightweight electric vehicles, stand out due to their cost-effectiveness and robust structures; however, compared to their multiphase counterparts, they exhibit certain limitations in terms of performance sustainability and torque ripple, particularly under fault conditions such as phase loss. In this thesis study, the design and analysis of a six-phase induction motor aimed at enhancing system reliability and improving electromagnetic performance for light electric vehicle applications are presented. Within the scope of the study, a six-phase induction motor with an asymmetric winding structure was designed for S2-2 min duty operation, featuring a maximum power of 12 kW, four poles, star connection, and a rated frequency of 65 Hz. Electromagnetic performance analyses of the designed motor were carried out using ANSYS Maxwell software based on the Finite Element Method (FEM). To validate the obtained results and to reveal performance differences, comparative analyses were conducted with an equivalent three-phase induction motor having the same physical and electrical parameters. According to the analysis results, the designed six-phase induction motor achieved a full-load efficiency of 92.91% and a torque ripple of 5.67%. Comparative analyses demonstrated that the proposed six-phase motor structure provides a 1.43% increase in efficiency and approximately a 36% reduction in torque ripple compared to its three-phase counterpart. Furthermore, fault-tolerance analyses revealed that, in the event of an open-circuit fault in one phase, the six-phase motor is able to continue operating with a more limited performance degradation and exhibits higher fault tolerance compared to the three-phase equivalent. The obtained findings indicate that six-phase induction motors represent an efficient, low torque ripple, and reliable alternative for traction systems of light electric vehicles.
Benzer Tezler
- Modelling longitudinal motion of an electric vehicle and wheel slip control through NN based uncertainty prediction
Elektrikli aracın boyuna hareketinin modellenmesi ve yapay sinir ağı tabanlı belirsizlik kestirimli tekerlek kayma kontrolü
DUYGU ÖZYILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- A holistic design optimization method for LLC converters in light electric vehicle chargers
Hafif elektrikli araç şarj cihazlarındaki LLC dönüştürücüler için bütünsel bir tasarım optimizasyon yöntemi
ABDULSAMED LORDOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
DOÇ. DR. MEHMET ONUR GÜLBAHÇE
- The effect of different types of electric drive unit on energy consumption for heavy commercial vehicle
Ağır ticari araçlar için farklı elektrik tahrik ünitelerinin enerji tüketimine etkisi
METİN YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2022
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERPİL KURT HABİBOĞLU
- Battery state-of-health (SOH) aware system using machine learning for energy management of a hybrid electric vehicle
Hibrit elektrikli araçta enerji yönetimi için makina öğrenmesi tabanlı batarya sağlık durumu farkındalıklı sistem
ANILCAN ÖZKAN
Doktora
İngilizce
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SENEM KURŞUN
DOÇ. DR. OSMAN TAHA ŞEN
- Highly modular and scalable power module platform for railway traction converter applications
Raylı ulaşım cer konverteri uygulamaları için modüler ve ölçeklenebilir güç modülü platformu
EKREM RAUF GÜNEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH BARIŞ ÖZTÜRK