In-wheel motor design for electrik vehicles

Abstract

ÖZET Bu tezde yapılan deneysel amaçlı bir `tekerlek-içi motor` prototipidir. Tekerlek- içi motorlar 4 tekerlekten bağımsız çekişli elektrikli taşıtlarda kullanılır. Bu araçlarda her tekerleğin içine 'doğrudan-sürüş' yapısmda birer tekerlek-içi motor yerleştirilir. Merkezi güç birimli yapıların aksine bu taşıtlarda güç, tork ve hız her bir tekerleğe kontrollü bir biçimde bağımsız olarak sağlanabilir. Bu tezin içerdiği farklılıklardan birisi şaft eksenine dik, yani radyal, yükleri kaldırabilen doğrudan-sürüş yapısmda bir elektrik motorunun tasarımıdır. Tasarlanan motor türü literatürde terslenmiş motor, ya da dış rotor tasarımı şeklinde geçmektedir. Tasarım temel olarak 'Anahtarlamalı Reluktans Motor' tipindedir. İlk olarak mekanik tasarımın parçası olarak 3 -Boyutlu katı modeller yaratılmış, ve gerekli dayamlılıkta olup olmadıkları sınanmıştır. Eş zamanlı olarak elektromanyetik tasarımın da sonlu-eleman-analizi yürütülmüş, gerektiği zaman her iki tasarımda yenilenerek sonuçta birbiriyle tutarlı boyut ve özellikler elde edilmiştir. Son olarak elektromanyetik analizden edilen veriler melez bir simulasyon modeline girilerek tasarım ve analizin sonuçalan karşılaştınlmıştır. Sonuçlar tutarlıdır.

ABSTRACT In this thesis an in-wheel electric motor prototype has been designed for experimental purposes. In- Wheel Motor (Hub motor) can be used in electric cars with 4 wheel independent drive configuration. Within every wheel, there can be one `Direct- Drive In- Wheel Motor` to generate the necessary torque per wheel. Unlike conventional `central drive unit` systems, torque as well as the power and speed can be supplied to each tyre independently. The difference in this work is the design of a direct drive electric motor which is able to carry transverse loading acts on the tyre. Type of the motor is called inverted configuration or outer rotor structure in the literature, in which the rotating element is the casing of the motor. The electric machine designed in the thesis is Switched Reluctance Machine. First a 3D solid model was created. Necessary strength analyses have been done. Simultaneously, electromagnetic FEA have been done, when it is necessary either of the designs were modified until it converged to a set of consistent dimensions for both mechanic and electromagnetic design. Last, the results of the electromagnetic analysis were embedded into a hybrid simulation model, in order to check the coherency between the design and the analysis. The results were coherent IV