Rotatif stirling kriyojenik soğutucular için fırçasız doğru akım motoru ile test düzeneğinin tasarımı ve imalatı
Design and producing of brushless dc motor and test system for rotary stirling cryocoolers
Yazar: YİĞİT TARHAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. OSMAN SELİM TÜRKBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Ülkemizde savunma sanayi, tıp ve endüstriyel alanlarda her yıl önemi giderek artan termal görüntüleme cihazlarını ve bu teknolojinin alt parçalarını ithal etmektedir. Savunma sanayi gibi askeri alanlarda, bu tarz kritik teknolojilerin yerlileştirilmesi hem milli savunma, hem de milli ekonomiye büyük katkılar sağlayacaktır. Bu amaçla, bu tez çalışmasında soğutmalı dedektörlü termal görüntüleme cihazlarında kullanılan Stirling Tipi Rotatif Kriyojenik Soğutucular için özel amaçlı fırçasız doğru akım motoru geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu kapsamda mevcut soğutucu sistem incelenmiş, sistemin ihtiyacına cevap verecek nitelikte tasarım parametreleri ile fırçasız doğru akım motoru tasarım ve bilgisayar destekli analizleri yapılmıştır. Ardından prototip motor için soğutucu ara yüzüne uyumlu yatak tasarımı yapılmıştır. Yatak tasarımında mevcut mekanik yapı ve rulman seçimi matematiksel hesaplar ve ANSYS Workbench 15.0 analizleri ile desteklenmiştir. Prototip üretim aşamalarında motor verimini artırmaya yönelik alışılmamış imalat yöntemleri denenmiş, kontrollü değişkenli verim testleri ile en efektif imal yöntemine karar verilmiştir. Çalışmalar sırasında piyasadaki motor test sistemlerinin küçük boyut ve güçteki bir motoru hassas bir şekilde test edemeyeceği anlaşılmıştır. Bu sebeple özel amaçlı bir motor test düzeneği tasarım ve imali yapılmıştır. Motor test düzeneğinde Siemens PLC kontrollü bir servo motor dinamo freni olarak kullanılmıştır. Akım, voltaj, sıcaklık, motor dönme hızı gibi verilerin toplanıp analog veriden dijital sinyal dönüştürülmesinde National Instruments firmasının elektronik kart ve ara yüzleri kullanılırken, bu verilerin bilgisayar ortamında işlenip operatöre sunulması için aynı firmanın Lab-View yazılımı kullanılmıştır. Bu tez çalışması, 16W gibi küçük güç ve boyuttaki fırçasız doğru akım motorunun tasarım, imal ve test yeteneğinin millileştirilmesi konusunda teknolojik katkılar sağlarken, ülkemizin termal görüntüleme alanındaki rekabet gücünü de artırmayı hedeflemiştir.

Abstract:
In our country, defence industry imports thermal imaging devices which have an increasing importance in the fields of medicine and industry and this technologies' lower segments. In military fields such as defence industry, endenisation of this kind of critical technologies will make major contributions to both national defence and national economy. For this purpose; in this thesis, it is aimed that the special-purpose Brushless DC Motor for Stirling Rotary Cryocooler used in thermal imaging devices with cooling dedector is improved. Within this scope, existing cooling system is examined, Brushless DC Motor design with enough quality of layout parameter to meet system's needs and computer-assisted analyses are done.  After this, the bearing desing matching the cooler interface is created for prototype motor. In the bearing design, existing mechanical structure and bearing choice is supported with mathematical calculations and ANYS Workbench 15.0 analyses. In prototype production processes, non traditional manufacturing methods are tried devoted to increase motor efficiency, efficiency tests with control variability and effective manufacturing methods are decided upon.  During the studies, it is understood that the motor test systems in the market can not test a motor with least dimension and power sensitively. For this reason, a special-purpose motor testing setup design and production are done. In the motor testing set up, a servo motor with Siemens PLC controller is used as a dynamo brake. While National Instruments firm's electronic carts and interfaces are used in the collection and the convertion from analog data to digital signal of inputs such as flow, voltage, temperature, engine torque; the same firm's Lab-View software is used for these inputs' computerizing and their submission to the operator. This thesis study, while making technological contributions for the endenization of the least power and dimension Brushless MC Motors such as 16W's design, manufacturing and testing abilities, it also aims at improving our countries' competitive capacity in the field of thermal imaging.