Çembersel doğru akım motoru tasarımı ve manyetik analizi

Abstract

Günümüzde elektrik makinalarından doğrusal hareket üretmek önemli bir ihtiyaçtır. Endüstride ve otomasyonda söz konusu hareket, döner makinalara kayış, kasnak ve dişliler eklenmesi yoluyla sağlanır. Fakat bu durumda maliyetlerin artması ve verimin düşmesi kaçınılmazdır. Diğer taraftan lineer motorlar, ilave araç gereçlere gereksinim duymadan elektrik enerjisini doğrusal harekete direkt çeviren makinalardır. Ancak, lineer motorların düşük kuvvet/akım oranları ve uzunluk sınırlamaları gibi problemleri fazla tercih edilmemelerine sebebiyet vermiştir. Bununla birlikte son yıllarda geliştirilen sabit mıknatıslı çift yanlı doğru akım lineer motorda söz konusu problemler giderilmiştir. Bu çalışmada analitik yöntemler ile manyetik devre hesapları yapılmış olan çift yanlı DA lineer motorun detaylı nümerik analizleri ANSYS-Maxwell ortamında yapılmıştır. Ayrıca lineer olan tasarım topolojisi çember şekline dönüştürülerek, dairesel hareket üreten yeni bir elektrik motoru tasarlanmıştır. Çembersel motor olarak adlandırılan söz konusu motorun manyetik analizleri ANSYS-Maxwell yazılımı ile yapılmıştır. Son olarak, geliştirilen motorun elektrikli araçlarda teker motor olarak kullanılması durumuna göre moment/akım oranı analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlardan, tasarımı yapılan motorun teker içi kullanıma uygun olduğu, benzer amaçlı motorlara kıyasla tasarımının basit ve maliyetinin düşük olduğu görülmüştür.

Today it is an important need to produce linear motion from electric machines. In industry and automation, the related motion is obtained with rotary machines by adding belt, pulley and gears. However, in the case of such solution, low efficiency and increased cost are inevitable. On the other hand, linear motors are machines which convert electric energy directly into linear motion without the need for additional tools. However, main problems of linear motors such as low force / current ratios and length limitations leaded them not to be preferred. The permanent magnet double-sided DC linear motor developed in recent years have solved the related problems. In this study, detailed numerical calculations of double-sided DC linear motor of which magnetic circuit calculations were done analytically, have been performed in ANSYS-Maxwell. Additionally, a new electric motor that generates circular motion has been designed by converting design topology of the double-sided DC linear motor from linear to circular. Magnetic analysis of the developed motor which is called as circular motor, has been performed in ANSYS-Maxwell. Finally, torque / current ratio analyses have been completed in case of its use as a wheel motor in electric vehicles. From the results obtained, it has been observed that the motor designed is suitable for in-wheel usage and its design is simple and cost effective compared to similar purpose motors.