Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11527/2909
Title: Sürekli Mıknatıslı Doğru Akım Motoru Tasarımı Ve Uygulaması
Other Titles: Design And Implementation Of Permanent Magnet Brushless Dc Motor
Authors: Üstün, Özgür
Erdem, Kadir
416866
Mekatronik Mühendisliği
Mechatronics Engineering
Keywords: Fırçasız doğru akım motoru
fan tasarımı
gövde tasarımı
havalandırma verimliliği
Sey
motorun manyetik tasarımı
akışkan analizi
Brushless direct current motor
fan design
housing design
ventilation efficiency
FEM
magnetic design of motor
flow analysis
Issue Date: 11-Nov-2011
Publisher: Fen Bilimleri Enstitüsü
Institute of Science and Technology
Abstract: Bu projede düşük güç uygulamalarında kullanılmak üzere tez fazlı sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motoru (SMFDAM) tasarımı ve uygulaması ele alınmıştır. Proje iki önemli adımda hazırlanmıştır. Birinci fazda motorun mekanik tasarımı yapılmış ikinci fazda ise bu tasarıma uygun tek fazlı SMFDAM motorunun manyetik tasarımı ele alınmıştır. Bu adımlar kendi içlerinde tasarım ayrıntılarına göre birçok adıma ayrılmaktadırlar. Projenin birinci kısmında, fan ve fana ait gövde tasarımı yapılmıştır ve sonlu elemenlar yöntemleri (SEY) kullanılarak en optimum ölçüler elde edilmiştir. İkinci fazda is en iyi motor karakteristiğini elde edebilmek için farklı motor yapıları tasarlanmış ve bu tasarımlar SEY’iyle manyetik açıdan irdelenmiştir. Birinci fazda, mekanik parçalar 3D tasarım program yardımıyla tasarlanmıştır. Elde edlen fan ve gövde yine 3D ortamında gerçeğe çok yakın olarak oluşturulan ortama konularak mekanik açıdan simule edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre motor için kullanılacak fan ve gövde düzenlenerek en optimum sonuçlar elde edilmeye çalışılmıştır. Similasyon sonucunda elde edilen optimum tasarım (fan ve gövde) gerçeklenerek deneysel ölçülmlerde kullanılmıştır. Fana ait tork ve hız eğrisi deneysel olarak çıkarılmış ve simulasyondan elde edilen tork-hız eğrisiyle kıyaslanarak simulasyon sonuçlarının gerçek koşullara yakınlığı gözlenmiştir. Bu çalışmaların sonucunda, tek fazlı SMFDAM motor için tasarım parametreleri çıkarlarak ikinci faz için gerekli olan veriler hazır hale getirilmiştir. Projenin ikinci fazında, mekanik tasarımların sonucunda elde edilen verilere uygun motor tasarımına başlanmıştır. SEY sonuçlarına göre SMFDAM motorun manyetik modelleri belirlenmeye çalışılmıştır. Değişik motor yapıları kullanılmış ve etkili sonuçlar elde edilmiştir. Sonuçlar tork, akım dalga şekli, akı halkası, ters elektromotor kuvveti (emf) parametreleri ışığında incelenmiştir. Ayrıca stator, rotor ve mıknatıs üzerindeki manyetik alan dağılımları detalı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar kıyaslanarak, yapılan iyileştirmeler ile tasarımda önemli başarılar elde edilmiştir.Özellikle asimetrik hava boşluğu üzerinde yoğunlaşılmış ve aynı kutup sayısına sahip mıknatıs ve stator için asimetrik hava boşluğu tasarımının önemi vurgulanmıştır. Ayrıca, akımın, rotor hangi açıdayken yön değiştimesi gerektiği irdelenmiş ve motor veriminin en yüksek olduğu akım tetikleme açısı belirlenmiştir. Son olarak, projenin birinci fazında elde edilen fan yükü için asimetrik hava boşluğun sahip tek yönlü SMFDAM modeli seçilmiştir. Manyetik analiz fazında elde edilen sonuçlar ile meknaik tasarım sonuçları bir araya getirilerek karşılaştırma yapılmıştır ve tatmin edici sonuçlar elde edilmiştir.
In this project, design and implementation of single-phase permanent magnet brushless direct current (PMBLDC) motor for low power fan application will be considered. The design is divided into two main steps: First step includes the mechanical design and second step comprises the magnetic design. All stages are divided into sub-stages by focusing on the design details. Impeller and housing are designed in the first phase. The dimensions are determined as a result of the FEM simulations. In the second phase, the magnetic analysis of the motor is achieved with different motor structure in order to get the optimum motor characteristic for the load obtained in the mechanical phase. Firstly, mechanical parts of the fan are designed by using 3-D design program. Then both the environment in which the PMBLDC fan motor will work and the mechanical parts are designed and simulated. Three different designs are modeled and simulated. Their results are compared and the optimum design is achieved. The optimum design obtained by using FEM techniques is also experimentally realized. The torque speed load characteristic of the fan is derived by experimentally and the simulation and experimental results are compared with each other to see the effectiveness of the simulation. As a result of these work, design parameters are determined for the single-phase PMBLDC motor. Magnetic model of the PMBLDC motor is determined according to the FEM analyses. Three different design approaches are applied and effective results are obtained. The torque output, current waveforms, flux linkages and back emfs of the motors are examined in details. The magnetic field distribution in the stator, rotor and magnet are observed and some improvements are achieved by comparing the result of these designs. The effectiveness of the asymmetric air gap model is implied while the motor has same number of stator and magnet poles. The influence of the switching angle on the motor performance is analyzed and the optimum switching angle is determined. Finally, uni-directional PMBLDC motor with asymmetric air gap was chosen for the mechanical load obtained in the first phase of the project. The design results obtained in the magnetic analysis phase are compared with the results obtained in the mechanical analysis phase and satisfactory results are achieved. It is observed that the characteristics of the designed single-phase PMBLDC motor are fulfilling the needs of the mechanical load.
Description: Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011
Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2011
URI: http://hdl.handle.net/11527/2909
Appears in Collections:Mekatronik Mühendisliği Lisansüstü Programı - Yüksek Lisans

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
12107.pdf4.5 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.