Design and implementation of permanent magnet brushless direct current motor
Sürekli mıknatıslı fırçasız doğru akım motoru tasarımı ve uygulaması
- Tez No: 311890
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Science and Technology, Electrical and Electronics Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Bu projede düşük güç uygulamalarında kullanılmak üzere tez fazlı sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motoru (SMFDAM) tasarımı ve uygulaması ele alınmıştır. Proje iki önemli adımda hazırlanmıştır. Birinci fazda motorun mekanik tasarımı yapılmış ikinci fazda ise bu tasarıma uygun tek fazlı SMFDAM motorunun manyetik tasarımı ele alınmıştır. Bu adımlar kendi içlerinde tasarım ayrıntılarına göre birçok adıma ayrılmaktadırlar. Projenin birinci kısmında, fan ve fana ait gövde tasarımı yapılmıştır ve sonlu elemenlar yöntemleri (SEY) kullanılarak en optimum ölçüler elde edilmiştir. İkinci fazda is en iyi motor karakteristiğini elde edebilmek için farklı motor yapıları tasarlanmış ve bu tasarımlar SEY'iyle manyetik açıdan irdelenmiştir.Birinci fazda, mekanik parçalar 3D tasarım program yardımıyla tasarlanmıştır. Elde edlen fan ve gövde yine 3D ortamında gerçeğe çok yakın olarak oluşturulan ortama konularak mekanik açıdan simule edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre motor için kullanılacak fan ve gövde düzenlenerek en optimum sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. Similasyon sonucunda elde edilen optimum tasarım (fan ve gövde) gerçeklenerek deneysel ölçülmlerde kullanılmıştır. Fana ait tork ve hız eğrisi deneysel olarak çıkarılmış ve simulasyondan elde edilen tork-hız eğrisiyle kıyaslanarak simulasyon sonuçlarının gerçek koşullara yakınlığı gözlenmiştir. Bu çalışmaların sonucunda, tek fazlı SMFDAM motor için tasarım parametreleri çıkarlarak ikinci faz için gerekli olan veriler hazır hale getirilmiştir.Projenin ikinci fazında, mekanik tasarımların sonucunda elde edilen verilere uygun motor tasarımına başlanmıştır. SEY sonuçlarına göre SMFDAM motorun manyetik modelleri belirlenmeye çalışılmıştır. Değişik motor yapıları kullanılmış ve etkili sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçlar tork, akım dalga şekli, akı halkası, ters elektromotor kuvveti (emf) parametreleri ışığında incelenmiştir. Ayrıca stator, rotor ve mıknatıs üzerindeki manyetik alan dağılımları detalı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar kıyaslanarak, yapılan iyileştirmeler ile tasarımda önemli başarılar elde edilmiştir.Özellikle asimetrik hava boşluğu üzerinde yoğunlaşılmış ve aynı kutup sayısına sahip mıknatıs ve stator için asimetrik hava boşluğu tasarımının önemi vurgulanmıştır. Ayrıca, akımın, rotor hangi açıdayken yön değiştimesi gerektiği irdelenmiş ve motor veriminin en yüksek olduğu akım tetikleme açısı belirlenmiştir.Son olarak, projenin birinci fazında elde edilen fan yükü için asimetrik hava boşluğun sahip tek yönlü SMFDAM modeli seçilmiştir. Manyetik analiz fazında elde edilen sonuçlar ile meknaik tasarım sonuçları bir araya getirilerek karşılaştırma yapılmıştır ve tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this project, design and implementation of single-phase permanent magnet brushless direct current (PMBLDC) motor for low power fan application will be considered. The design is divided into two main steps: First step includes the mechanical design and second step comprises the magnetic design. All stages are divided into sub-stages by focusing on the design details. Impeller and housing are designed in the first phase. The dimensions are determined as a result of the FEM simulations. In the second phase, the magnetic analysis of the motor is achieved with different motor structure in order to get the optimum motor characteristic for the load obtained in the mechanical phase.Firstly, mechanical parts of the fan are designed by using 3-D design program. Then both the environment in which the PMBLDC fan motor will work and the mechanical parts are designed and simulated. Three different designs are modeled and simulated. Their results are compared and the optimum design is achieved. The optimum design obtained by using FEM techniques is also experimentally realized. The torque speed load characteristic of the fan is derived by experimentally and the simulation and experimental results are compared with each other to see the effectiveness of the simulation. As a result of these work, design parameters are determined for the single phase PMBLDC motor.Magnetic model of the PMBLDC motor is determined according to the FEM analyses. Three different design approaches are applied and effective results are obtained. The torque output, current waveforms, flux linkages and back emfs of the motors are examined in details. The magnetic field distribution in the stator, rotor and magnet are observed and some improvements are achieved by comparing the result of these designs. The effectiveness of the asymmetric air gap model is implied while the motor has same number of stator and magnet poles. The influence of the switching angle on the motor performance is analyzed and the optimum switching angle is determined.Finally, uni-directional PMBLDC motor with asymmetric air gap was chosen for the mechanical load obtained in the first phase of the project. The design results obtained in the magnetic analysis phase are compared with the results obtained in the mechanical analysis phase and satisfactory results are achieved. It is observed that the characteristics of the designed single-phase PMBLDC motor are fulfilling the needs of the mechanical load.
Benzer Tezler
- Elektrikli bisikletler için fırçasız doğru akım motoru tasarımı ve üretimi
Design and implementation of brushless dc motor for electric bicycles
GAMZE TANÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Design and implementation of a double-sided coreless linear motor
Çift taraflı hava çekirdekli lineer motor tasarımı ve gerçeklenmesiçift taraflı hava çekirdekli lineer motor tasarımı ve gerçeklenmesi
ÖZGE TAŞKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mekatronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN
- Vektör kontrol yöntemi için deney düzeneği tasarımı, gerçeklemesi ve bu yöntemin üç fazlı elektrik motorlarında performans karşılaştırması
Design and implementation of experiment setup for vector control method and performance comparison of this method in three phase electric motors
MERTCAN ÖZDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. SIDDIK MURAT YEŞİLOĞLU
- FPGA implementation of field oriented control for permanent magnet synchronous motor
Sürekli mıknatıslı senkron motorun alan yönlendirmeli kontrolünün FPGA uygulaması
GİZEM IRMAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AFŞAR SARANLI
- Electric vehicle powertrain design and implementation
Elektrikli araç sürüş sistemi tasarımı ve imalatı
MERT SAFA MÖKÜKCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÜSTÜN