Elektrikli araç uygulamalarında kullanılan sürekli mıknatıslı senkron motorun farklı rotor topolojilerinin karşılaştırılması
Comparison of different rotor topologies of permanent magnet synchronous motor used in electric vehicle applications
- Tez No: 888464
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ENGİN AYÇİÇEK, ÖĞR. GÖR. MUSTAFA GÜRKAN AYDENİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 89
Özet
Fosil yakıtların azalması, çevre kirliliği ve küresel ısınmanın giderek artması gibi sebeplerle elektrikli araçların kullanımı yaygınlaşmaktadır. Elektrikli araçlar; yüksek verimlilik, sessiz ve titreşimsiz çalışma, çevre dostu olması gibi pek çok avantaja sahiptir. Bunların yanında elektrik motoru, batarya ve kontrolcü teknolojilerinin de gelişmesiyle birlikte elektrikli araçlara olan ilgi artmaktadır. Elektrik motorları, yüksek güç yoğunluğu, yüksek verim, geniş moment-hız aralığı sunmaktadır. Bu sebeplerle elektrikli araçlarda kullanılan elektrik motorları için mühendislik anlamında pek çok araştırma, inceleme ve karşılaştırma çalışmaları yapılmaktadır. Bu çalışma kapsamında seri üretime geçmiş ve iyi satış rakamlarına ulaşmış olan elektrikli bir araçta kullanılmakta olan gömülü sürekli mıknatıslı senkron motor referans alınarak farklı rotor topolojilerine sahip gömülü sürekli mıknatıslı senkron motorların modelleme, analiz ve karşılaştırmaları yapılmıştır. Referans GSMSM ile ilgili literatürdeki modelleme ve test çalışmaları incelenmiştir. Bu çalışmalar yardımıyla referans GSMSM ANSYS Maxwell programında iki boyutta modellenmiş ve analizleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçların literatürdeki çalışmalar ile benzerlik taşıdığı görülmüştür. Karşılaştırılması yapılacak V şekilli, düz şekilli ve U şekilli gömülü sürekli mıknatıslı senkron motorlar, referans GSMSM'nin stator boyutları, sargı yapısı, rotor boyutları, manyetik malzeme türü ve sürekli mıknatıs malzeme türü aynı kalmak koşulu ile modellenmiş ve mıknatıs kalınlığı, mıknatıs genişliği gibi rotor geometri parametrelerinin performansa etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak dört farklı yapıdaki gömülü sürekli mıknatıslı senkron motorun analizleri gerçekleştirilerek karşılaştırmaları yapılmıştır. Düz şekilli gömülü sürekli mıknatıslı senkron motor momenti 279,85 Nm ile en yüksek değere sahiptir. Moment dalgalanması bakımından V şekilli ve U şekilli gömülü sürekli mıknatıslı senkron motorlar sırasıyla 15,9 Nm ve 17,1 Nm ile düşük değerler elde edilmiştir. U şekilli gömülü sürekli mıknatıslı senkron motor %91 ile en düşük verime sahipken diğerleri benzer seviyededir. Vuruntu momentin de ise düz şekilli gömülü sürekli mıknatıslı senkron motorda en yüksek değer elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Due to reasons such as the depletion of fossil fuels, increasing environmental pollution, and global warming, the use of electric vehicles is becoming more widespread. Electric vehicles offer many advantages such as high efficiency, quiet and vibration-free operation, and environmental friendliness. Additionally, advancements in electric motor, battery, and controller technologies have further fueled interest in electric vehicles. Electric motors provide high power density, high efficiency, and a wide torque-speed range. Consequently, numerous research, examination, and comparison studies are being conducted in engineering for electric motors used in electric vehicles. In this study, interior permanent magnet synchronous motors with different rotor topologies were modeled, analyzed, and compared, taking as reference a commercially produced electric vehicle with interior permanent magnet synchronous motor that has achieved good sales figures. Modeling and testing studies from the literature related to the reference motor were reviewed. Using these studies, the reference motor was modeled and analyzed in two dimensions using ANSYS Maxwell software. The results obtained showed similarities to the studies in the literature. Interior permanent magnet synchronous motors with V-shaped, flat-shaped, and U-shaped rotor topologies were modeled under the condition that the stator dimensions, winding structure, rotor dimensions, magnetic material type, and permanent magnet material type were kept the same as the reference motor. The influence of rotor geometry parameters such as magnet thickness and magnet width on performance was examined. As a result, analyses of four different types of interior permanent magnet synchronous motors were conducted, and comparisons were made. The flat-shaped interior permanent magnet synchronous motor exhibited the highest torque at 279.85 Nm. In terms of torque ripple, the V-shaped and U-shaped interior permanent magnet synchronous motors achieved lower values of 15.9 Nm and 17.1 Nm, respectively. The U-shaped interior permanent magnet synchronous motor had the lowest efficiency at 91%, while the others were at similar levels. The flat-shaped interior permanent magnet synchronous motor also obtained the highest cogging torque moment.
Benzer Tezler
- Elektrikli araç uygulamalarında kullanılan asenkron motor ile aynı stator geometrisine sahip sürekli mıknatıslı senkron motorun tasarımı, analizi ve karşılaştırılması
Design, analysis and comparison of permanent magnet synchronous motor and induction motor used in electric vehicle applications with same stator geometry
EMİN TARIK KARTAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA KESKİN ARABUL
- Elektrikli araçlar için asenkron makinelerde rotor oluk geometrilerinin uzay harmonik ve işletme başarımı üzerine etkilerinin tespitine katkılar
Contributions to determine the effects of different rotor slot geometries on space harmonics and performance in induction machines for electric vehicles
ABDULSAMED LORDOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Sensorless speed control of ipmsm drive using high frequency signal injection with a simplified demodulation process
Yüksek frekans sinyal enjeksiyon yöntemi ve basitleştirilmiş gerimodülasyon ile sürekli mıknatıslı senkron motorun sensörsüz kontrolü
BERK TAŞGIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH BARIŞ ÖZTÜRK
- 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
- Offline stator resistance estimation for permanent magnet synchronous motor and real-time implementation using embedded coder
Kalıcı mıknatıslı senkron motorlar için offline stator direnci tahmini ve embedded koder kullanarak gerçek zamanlı uygulaması
LÜTFÜ EMRE EFE
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH BARIŞ ÖZTÜRK