Doğrudan Tahrikli Rüzgâr Türbinleri İçin Enine-eksenel Akılı Kalıcı Mıknatıslı Senkron Generatör Tasarımı

Abstract

Bu çalışmada son 20-30 yıldır sürekli yeni türleri ortaya atılan enine-eksenel akılı makine yapısı ayrıntılı olarak incelenmiş ve özgün bir çift rotorlu yapı tanıtılmıştır. Yeni makinenin çalışma prensibi, farklı resimlerle zenginleştirilerek açıklanmıştır. Makinede oldukça fazla sayıda kullanıldığı için ayrıntılı bir tasarım gerektiren kalıcı mıknatıslar hakkında bilgi verilmiş ve manyetik devre kurularak hava aralığı uzunlukları hesaplanmıştır. Statorun doymaya girmemesi için gereken en iyi ölçüler yapılan hesaplarla tespit edilmiştir. Rotorların hareketine bağlı olarak endüklenen gerilim ifadesi çıkarılmış ve gerekli dalga şekilleri verilmiştir. Stator dişlerinin arasına konumlandırılmış olan sargı boyutlandırılarak stator dişi boyutları bulunmuştur. Bulunan boyutlardan yola çıkılarak makinenin tüm ölçüleri çıkarılmıştır. Örnek tasarım olarak 500 kW’lık bir makine seçilmiştir. Ayrıca yeni çift rotorlu yapının boşta ve anma gücünde çalışma durumu için simülasyonları yapılmış ve tasarım değerlerinin simülasyon değerleriyle büyük oranda örtüştüğü gözlemlenmiştir.

In this study the transverse axial flux machine structure that has seen many alternative propositions in the recent 20 years is analyzed and a unique dual-rotor structure is introduced. The operation principles are explained with several drawings. Some useful information is given about permanent magnets for which a detailed design procedure is required. They are widely explained and air gap lengths are calculated using the magnetic equivalent circuit. The optimal dimensions are determined using extreme value problem structure in order not to cause stator cores to saturate. The induced voltage expression is obtained which depends on the movement of the rotors. Moreover the according waveforms are given in a proper order. Using the design procedure of the coil in the stator core necessary stator teeth dimensions are found. After that every dimension of the new machine is obtained. For the design, a sample machine of a 500 kW power is used. In addition 3D simulations for no-load and full-load conditions of the new topology are performed and it is observed that the variables in the simulations coincide with the variables of the design.