Çamaşır makinesi uygulaması için konsantre sargılı mıknatıs destekli senkron relüktans motor tasarımı, üretimi ve doğrulaması

Abstract

Beyaz eşya sektöründe değişen enerji regülasyonları ile kullanılan elektrik motorlarının verimi önemli bir unsur halini almıştır. Regülasyonların getirdiği zorunlulukla beraber çamaşır makinalarında universal motorlardan fırçasız senkron motorlara geçiş kaçınılmaz olmuştur. Ancak bu geçişin getirdiği sürücü ihtiyacı ile beraber maliyet dezavantajı ortaya çıkmaktadır. Ayrıca kullanılan mıknatıslı motorlarda ki mıknatıs fiyatı ve hammaddenin büyük bir kısmının uzak doğu ülkelerinde olmasından dolayı ortaya çıkan mıknatıs fiyatında ki dalgalanmalar seri üretim şartları için büyük bir risk oluşturmaktadır. Bu nedenle bu dezavantajı ve riski ortadan kaldırmak için bu tez çalışması kapsamında mıknatıs bağımlılığını azaltabilecek sürekli mıknatıs destekli senkron relüktans motor önerilmiştir. Çalışmada mıknatıs destekli senkron relüktans motorun tasarımı yapılmış ve bu motorun çamaşır makinası uygulaması için kullanılabilirliği incelenmiştir. 9-oluk 8-kutuplu, konsantre sargılı, 3-faz, 650-12500rpm hız aralığına, en az %70 verim seviyesine sahip motor tasarımı yapılmıştır. İlk olarak motor için ön boyutlandırma yapılmıştır. Daha sonra FLUX 2D SEY programı ile rotorda bulunan kritik tasarım parametreleri üzerinde optimizasyon çalışmaları tamamlanmıştır. Optimizasyon çalışmalarından sonra tasarım sonlandırılarak bu tasarım için prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Prototipi yapılan motorun motor test sisteminde testleri gerçekleştirilmiş ve test sonuçları sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçları ile üretilen prototipin performans sonuçlarının tutarlı olduğu görülmüştür. Çalışmalar sonucunda tasarlanan ve önerilen mıknatıs destekli senkron relüktans motorun çamaşır makinasında kullanılabilecek bir alternatif olduğu sonucu çıkarılmıştır.

In the white goods industry, the efficiency of the electric motors with the changing energy regulations has become an important issue. Along with the requirements of the regulations, the switch to brushless synchronous motors from universal motors in washing machines has become inevitable. However, with the need for the driver that this transition brings, a cost disadvantage arises. In addition, the price of the magnet in the motor and the fluctuations in the price of the magnet due to the fact that a large part of the raw material is in the far eastern countries constitutes a great risk for the mass production. Therefore, to overcome this disadvantage and the risk, a permanent magnet assisted synchronous reluctance motor (PMaSRM) is proposed to reduce magnet dependence. In the study, a new PMaSRM is designed and its usability for washing machine is investigated. 9-slot 8-pole, concentrated winding, 3-phase, 650-12500rpm speed range, at least 70% efficiency level motor design has been completed. Firstly, initial design of the motor is completed. Then, with the FLUX-2D FEA program, optimization studies are carried out for the critical parameters of the rotor. After the optimizations, the final design is determined and the prototype is manufactured. Motor tests are carried out and the test results are compared with the analyses obtained by the FEA. The results and the comparison show that the performance of the prototype is consistent. Furthermore, it has been seen that the designed PMaSRM is an alternative which can be used in washing machine applications.