Hafif elektrikli araç uygulamaları için gömülü mıknatıslı senkron motorun tasarım ve optimizasyonu
Design and optimization of permanent magnet synchronous motor for light electric vehicle applications
- Tez No: 888130
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Bu tez kapsamında da referans bir ticari hafif elektrikli araçtan yola çıkılarak öncelikle elektrik motor gereksinimleri belirlenmiş, ardından bu gereksinimler doğrultusunda analitik analiz ile tasarıma başlanmıştır. Analitik analiz sonuçları ile de uyumlu referans bir GMSM elektromanyetik olarak analiz edilmiştir. Ardından da farklı oluk/kutup kombinasyonları, farklı rotor topolojileri yapılarak GMSM'lar arasında verim, moment dalgalanması, relüktans momenti vb. performans parametreleri kıyaslanarak çift U tipi GMSM topolojisi seçilmiştir. Seçilen GMSM topolojisinde, optiSLang yazılımı yardımı ile çeşitli giriş parameterleri belirlenmiştir. Minumum mıknatıs hacmi ve maksimum verim gibi hedef çıktılar seçilmiş ve bu doğrutusunda GMSM optimize edilerek nihai model elde edilmiştir. Optimizasyonu tamamlanan çift U tipi GMSM modeli için de ANSYS Maxwell ve MotorCAD yardımı ile eletromanyetik analizler tamamlanarak referans modele göre kıyaslamalar gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In the context of this thesis, first of all determination of performance parameters, such as nominal and maximum power, torque, and speed demanded from the electric motor by the LEV, based on a reference commercial light electric vehicle. In order to determine these requirements, the vehicle longitudinal model was utilised. In accordance with the calculated requirements, the analytical analysis step was initiated. In this regard, the initial step was to perform motor sizing based on the main dimension equations. Subsequently, the slot-pole combination that is most effective in terms of motor performance parameters, particularly torque ripple, was selected. In the another step, the air gap was determined, taking into account the electrical and magnetic loadings. This was followed by the winding properties and slot dimensioning. Finally, the dimensions of the stator were determined on the basis of the slot sizing. A reference IPMSM, compatible with the analytical design results, was analysed electromagnetically. The scope of the analyses included electromagnetic studies, in which MotorCad and ANSYS Maxwell programs were employed. The following parameters were examined: magnetic flux density, no-load flux distribution, torque graph, efficiency map, back-EMF graph, and air gap magnetic flux distribution graph. In the context of IPMSM design studies, it was first established that the number of slots would be fixed at 36. This was followed by the creation of three distinct models, each with a different pole combination (8, 10 and 12). In this regard, the subsequent graphs and calculations were obtained through numerical analysis of these three distinct topologies: efficiency, moment fluctuations, cogging moments, back-EMF wave and total harmonic distortion (THD), which demonstrates the proximity of the waveform to a sinusoid. Furthermore, reluctance moments were calculated and magnet volumes were compared for all three topologies. Consequently, the 36/8 slot/pole combination was identified as the optimal choice. This study step performed electromagnetic analyses for four different rotor geometries as an alternative to the reference model. The V, double V, U and double U rotor IPMSM topologies were investigated as alternatives to the delta-shaped IPMSM topology. This was followed by the examination of different rotor topologies, with the objective of determining the efficiency, torque ripple, reluctance torque, and other parameters between the IPMSMs. The double U-type IPMSM was selected as the optimal model based on its superior performance parameters. An optimized model was created with the help of the optiSLang program based on the selected double U-type GMSM model. The motor model is modelled on MotorCAD to be used in the OptiSLang program and is thought to affect the performance values; such as slot opening, magnet thicknesses, slot dimensions are introduced as input parameters. Target parameters were minimum magnet volume, maximum efficiency and minimum torque fluctuation. The metamodel structure obtained from the sensitivity analysis performed by the optiSLang program was first examined during the optimisation.
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
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OVSANNA SETA ESTRADA
- Silisyum karbür güç yarı iletkenlerine dayalı yüksek verimli da-da çevirgeç uygulamaları
Silicon carbide power semiconductor based high efficiency dc-dc converter applications
SERKAN ÖZTÜRK
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÇADIRCI
- Design and development of a light weight composite chassis for electric vehicle applications
Elektrikli araç uygulamaları için hafif kompozit şase tasarımı ve geliştirilmesi
HİMMET ÖZARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN YAVUZ
- 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
- Elektrikli araç uygulamaları için yüksek güçlü inverterlerde kontrol yöntemlerinin incelenmesi
Investigation of control methods in high power inverters for electric vehicle applications
ÖNDER KARASOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM AKBOY