Numerically calculated force and permeance data for doubly salient geometries

Abstract

ÖZET İKİ TARAFLI ÇIKIK KUTUPLU GEOMETRİLERİN KUVVET VE PERMEANS VERİLERİNİN SAYISAL OLARAK HESAPLANMASI BE SENEK, Necip Yüksek Lisans Tezi, Elektrik - Elektronik Müh. Bölümü Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Bülent Ertan Şubat 1988, 81 Sayfa Günümüzde adım motorları otomatik kontrol sahalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Adım motorlarının durağan moment-açı eğrilerinin önceden tahmin edilebilmesi kullanıcılar ve dizayn edenler açısından hayati önem taşımaktadır. Son zamanlarda geliştirilmiş olan bir yöntem iki taraflı çıkık kutuplu relüktans tipli adım motorlarının durağan moment-açi eğrilerinin Önceden tahmin edilebilmesini doğru olarak gerçekleştirebilmektedir. Bu yöntem kuvvet ve permeans verilerinin sayısal olarak alan çözümlerinden elde edilmesine dayanmaktadır. Kuvvet ve permeans verileri B. Ertan tarafından A/g değerinin iv40, 55, 70 olduğu geometriler için hesaplanmıştır. Bu veriler A/g nin 70 den büyük olduğu durumlarda tahmin yönteminin etkisiz kalmasına yol açmaktadır. Özellikle anahtarlı reluktans motorlarındaA /g oranı 70 den yüksek olmaktadır. Bu durumda kuvvet ve permeans veirilerinin genişletilmesi gerekmektedir. Bu tezde kuvvet ve permeans verileriK/g nin 100, 150, 200, 250 olduğu iki taraflı çikık kutuplu geometriler için elde edilmiştir. Bu bilginin farklı malzemelerden imal edilmiş manyetik yapılar için kullanilabilmesi önem taşımaktadır. Bu nedenle farklı manyetik karakteristikler için kuvvet ve permeans eğrilerinin nasıl etkilendiğide incelenerek, tahminlerin nasıl düzeltilebileceği konusunda ilkeler geliştirilmiştir. Genişletilmiş kuvvet ve permeans bilgisinin pratikte kullanilabilii'liğini araştirmak üzere şu yol izlenmiştir. Örnek bir motor üzerinde yapılan deneylerle F-O^ Y -^eğrileri elde edilmiştir. Bu eğriler tezde hesaplanan kuvvet ve permeans bilgisindende çıkartılmış ve ölçümlerle karşilaştırılmıştir. Aynı eğriler sayısal alan çozümleriylede elde edilerek hem hesaplama yönteminin hemde F ve Pn bilgisinin kullanım hatası hakkında bilgi elde edilmiştir. Anahtar kelimeler; Adım motoru, permeans, iki taraflı çıkık kutuplu

ABSTRACT NUMERICALLY CALCULATED FORCE AND PERMEANCE DATA FOR DOUBLY SALIENT GEOMETRIES BESENEK, Necip M. Sc. in Electrical and Electronics Eng. Supervisor: Assc.Prof. Dr. Bülent ERTAN February 1988, 81 pages Nowadays, step motors are being widely used in automatic control applications. To predict the static torque-angle curves of the steppers provides a lot of vital information about the stepper's static and dynamic behaivour to the users and to the designers. The static torque-angle curves of doubly salient reluctance type step motors can be predicted accurately by using a recently developed method. This method is based on calculation of the force and the permeance data from numerical solution of field equations. The force and permeance data of doubly salient geometries have been obtained by Ertan for A/g = 40, 55, 70. These limited data are not sufficient for prediction of iitorque-angle curve of doubly salient reluctance motors whose A/g values are greather than 70. Especially for switched reluctance type motors A /g ratio can be higher than 70. So the force and the permeance data must be expanded for A/g 70. In this thesis, the force and permeance data are obtained for symmetrically slotted doubly salient geometries with A /g values of 100, 150, 200, 250. It is important that to use this data for geometries' whose magnetic characteristics are different than the magnetic characteristic used in solutions. For this reason the effects of different magnetic characteristics on the foi-ce and permeance data are investigated and general rules are developed for how the predictions can be modified. To find out the practical usage of the expanded force and permeance data, following procedure was used. F vs © and T vs (5?` curves of a test motor are measured. These curves are calculated from the expanded force and permeance data and compared with measurements. Same curves are also calculated by using the field solutions and informations about the errors which come from the usage of the F and P data and field solutions are presented. Key words: Step motor, Permeance, Doubly salient iii