Sualtı itki uygulamaları için dış rotorlu fırçasız doğru akım motorunun elektromanyetik tasarımı ve optimizasyonu
Electromagnetic design and optimization of an outer rotor brushless DC motor for underwater propulsion applications
- Tez No: 963492
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LEVENT AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Deney tasarımı, Elektromanyetik, Matematiksel modelleme, Parametrik tasarım, Tasarım optimizasyonu, Veri analizi, Experimental design, Electromagnetic, Mathematical modelling, Parametric design, Design optimization, Data analysis
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tez çalışmasında, sualtı uygulamalarında kullanılan itki sistemleri için dış rotorlu bir fırçasız doğru akım motorunun elektromanyetik tasarımı ve optimizasyonun yapılması hedeflenmiştir. Bu kapsamda, halihazırda endüstride kullanılan itki sistemleri ve bu sistemlerin motorları incelenmiştir. Bu incelemelerden elde edilen verilere dayanılarak tez kapsamında tasarımı hedeflenen motor parametreleri belirlenmiştir. Bu veriler ışığında 1-1,5 kW güç aralığında, 36 V çalışma gerilimi olan ve 3000 rpm nominal hızda bir motor tasarımı ortaya konulmuştur. Bu tez çalışmasının hazırlanmasındaki ana motivasyon, itki sistemleri çeşitliliğinin az olması, bu alanda motor geliştiren firma sayısının oldukça sınırlı olması ve halihazırda var olan ürünlerin 48 V ve 72 V düzeyine yoğunlaşmış olmasıdır. Yine sektör bazında incelendiğinde, 24 V ve 36 V düzeyinde motor üreten firma sayısının neredeyse yok denebilecek kadar az olması; var olanların ise yurtdışı menşeili olması dikkat çekicidir. Bu tez çalışmasının, ilgili ürünlerin yerlileştirilmesi ve yerli üretimin artırılması noktalarında önemli bir literatür çalışması olması umulmuştur. Tez kapsamında tasarım süreci, motorun temel parametrelerinin (stator/rotor çapı, motor boyu, oluk başına iletken sayısı vb.) analitik yöntemlerle hesaplanmasıyla başlamıştır. Elde edilen bu başlangıç tasarım verileri, sonlu elemanlar analizi tabanlı Ansys RMxprt yazılımı kullanılarak doğrulanmış ve temel performans karakteristikleri incelenmiştir. Doğrulama aşamasının ardından, motor verimini ve tork kararlılığını en üst düzeye çıkarmak, vuruntu torkunu ise minimum düzeye indirgemek amacıyla Ansys Maxwell ortamında kapsamlı parametrik analizler yürütülmüş ve Mathematica ortamında optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu analizlerden elde edilen çok boyutlu veri setinin optimizasyon sürecine entegrasyonu için Python programlama dili ile bir veri işleme programı geliştirilmiştir. Son aşamada ise, Phyton ile işlenen veriler ikinci dereceden Non-Lineer matematiksel modeller kullanılarak Mathematica yazılımında Differential Evolution, Nelder Mead gibi gelişmiş optimizasyon algoritmaları aracılığıyla en verimli motor tasarım parametreleri belirlenmiştir. Bu çalışma, analitik hesaplamaları, sonlu elemanlar analizini ve modern optimizasyon tekniklerini bir araya getiren bütünleşik bir tasarım metodolojisi sunarak, belirtilen performans hedeflerine ulaşan optimize edilmiş bir fırçasız doğru akım motorunun tasarımını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the aim is to carry out the electromagnetic design and optimization of an outer rotor brushless direct current motor for propulsion systems used in underwater applications. In this context, propulsion systems currently used in the industry and the motors of these systems have been examined. Based on the data obtained from these investigations, the parameters of the motor targeted to be designed within the scope of the thesis have been determined. In light of this data, a motor design with a power range of 1–1.5 kW, an operating voltage of 36 V, and a nominal speed of 3000 rpm has been presented. The main motivation behind the preparation of this thesis is the limited variety of propulsion systems, the very limited number of companies developing motors in this field, and the concentration of existing products around 48 V and 72 V levels. It is also noteworthy that, when examined on a sectoral basis, there are almost no companies producing motors at 24 V and 36 V levels, and the existing ones are mostly foreign-based. This thesis study is hoped to serve as an important academic reference for the localization of relevant products and the enhancement of domestic production. Within the scope of the thesis, the design process began with the analytical calculation of the motor's fundamental parameters (such as stator/rotor diameter, motor length, number of conductors per slot, etc.). These initial design data were validated using the Ansys RMxprt software, based on finite element analysis, and the basic performance characteristics were examined. Following the validasyon phase, extensive parametric analyses were conducted in the Ansys Maxwell environment to maximize motor efficiency and torque stability while minimizing cogging torque. Optimization studies were also carried out in the Mathematica environment. To integrate the multidimensional dataset obtained from these analyses into the optimization process, a data processing program was developed using the Python programming language. In the final stage, the data processed in Python were used with second-order nonlinear mathematical models in Mathematica, and the most efficient motor design parameters were determined through advanced optimization algorithms such as Differential Evolution and Nelder-Mead. This study presents an optimized brushless direct current motor design that meets specified performance targets by offering an integrated design methodology that combines analytical calculations, finite element analysis, and modern optimization techniques.
Benzer Tezler
- Ege bölgesinde üretilen patates çeşit ve klonlarında cips ve parmak patates kalitesi üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
GÜLTEN ÖZTUNA
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarla Bitkileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN BİRKAN YILDIRIM
- Halı ipliği yapımında kullanılan yünlerin teknolojik özellikleri üzerinde araştırmalar
Investigations on the technological properties of wools which are used in woollen carpet yarn production
BEKİR YILMAZ
Doktora
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA HARMANCIOĞLU
- Kentsel yakın çevre alanlarının rekreasyonel amaçlı düzenleme kararlarını belirleyen etmenler ve Antakya (Hatay) kentsel yakın çevresinde uygulanması
The Faktors defininig the recreational planning of the urban nearby regions and the application at Antakya (Hatay) urban nearby regions
ERDOĞAN YAŞLICA