Sürekli mıknatıslı eksenel akılı disk motorlarda hız kontrolü ve moment kalitesinin incelenmesi
Speed control of an axial flux permanent magnet disc motor and torque quality investigation
Yazar: ERDEM ÖZYURT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. METİN AYDIN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: PI denetleme = PI control ; Sürekli mıknatıslı senkron motorlar = Permanent magnet synchronous motors

Özet:
Bu çalışmada, Sürekli Mıknatıslı Eksenel Akılı Disk motorunun hız kontrolü yapılmış ve moment kalitesi incelenmiştir. İki aşamadan oluşan çalışmada, öncelikle hız kontrolü deney düzeneği oluşturulmuş ve hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. Sonraki aşamada ise TUBİTAK destekli proje ile özel olarak üretilen farklı bir Sürekli Mıknatıslı Eksenel Akılı Disk motorda kaykı yöntemi kullanılarak moment kalitesi incelenmiştir.İlk kısımda, PI yönteminden faydalanılarak konum geri beslemeli hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneğinde TMS320F2812 DSP kontrol kartı ve CS-IIB sürücüsü kullanılmıştır. MATLAB/SIMULINK ortamında tasarlanan kontrol programı CODE COMPOSER STUDIO yazılımında derlenmiştir. Farklı PI katsayıları denenerek bozucu bir etkiyle karşılaşılmadan doğrusal hız kontrolü başarıyla gerçekleştirilmiştir.İkinci kısımda ise sürekli mıknatıslı motorlarda moment kalitesine etkisi büyük olan vuruntu momenti detaylı bir şekilde incelenmiştir. Sürekli mıknatıslardan kaynaklanan EMK ile stator oluklarındaki manyetik harmoniklerin etkileşiminden ortaya çıkan bu bozucu etki, üretilen toplam momentte dalgalanmalara neden olmakta, özellikle düşük hızlarda hız ve konum kontrolünü güçleştirmektedir. Bu etkiyi minimuma indirebilmek amacıyla kaykısız, üçgen mıknatıslı ve yuvarlak mıknatıslı rotor tipleri incelenmiştir ve rotorlar üretilmiştir. Elde edilen laboratuvar ölçümleri ile üç boyutlu sonlu elemanlar analizlerinin uyum içerisinde olduğu gözlenmiştir. Kaykısız mıknatıslı yapıya göre üçgen mıknatıslı rotorda %87.5 oranında vuruntu momentinin azaltılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
In this work, speed control of an Axial Flux Permanent Magnet Disc Type motor is accomplished and the torque quality of the motor is investigated. Firstly, experimental system is set up and speed control of the motor is carried out. Then, torque quality of a different axial gap permanent magnet motor is investigated using various magnet skewing techniques.In the first section, PI control is utilized for position feedback speed control. TMS320F2812 DSP board and CS-IIB driver is used in experimental system setup. Control program is generated on MATLAB/SIMULINK environment, and then compiled with CODE COMPOSER STUDIO. Linear speed control of the motor is successfully completed by experimenting different PI gains.In the second section, cogging torque which has a big influence on torque quality of permanent magnet motors is investigated in detail. This torque component, which is created by the interaction between the rotor MMF and stator slot harmonics, causes torque ripples on the output torque and this makes position control difficult at especially at low speeds. To reduce this detrimental effect, four different rotor structures with fan shaped, triangular shaped and round magnets are produced. The laboratory results are in good agreement with the finite element simulations. It was found out that the rotor with triangular skewed magnets have 87.5% less cogging torque component than the fan shaped unskewed structure.