Eksenel akılı jeneratörlerin tasarımı ve uygulaması
Eksenel akili jeneratörlerin tasarimi ve uygulamasi
Yazar: HALİL GÖR
Danışman: PROF. DR. EROL KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tezde; düşük hız uygulamalarında kullanılmak üzere eksenel akılı sürekli mıknatıslı, statoru nüveli ve çift taraflı iki yeni jeneratör tasarımı ve uygulaması çalışılmıştır. Jeneratörler özgün manyetik akı topolojilerine sahip olup birisi üç fazlı diğeri de tek fazlıdır. Jeneratörlerde disk tipi sürekli mıknatıslı ikişer rotor kullanılmış olup, statorlardaki sargıların değişik bağlantı kombinasyonlarında istenen amaca uygun şekilde gerilim elde edilebilmektedir. Jeneratörlerin her ikisinin stator yapıları aynı olup 24 dairesel bobin ve 12 adet lamine nüve içermektedir. Rotorlar ise jeneratörlerin faz sayılarına göre farklı tasarlanmıştır. Üç fazlı jeneratörün her bir rotorunda 16'şar, tek fazlı jeneratörün her bir rotorunda ise 12'şer disk tipi sürekli mıknatıs kullanılmıştır. Jeneratörlerin statorları rotorların arasında sabit olup rotorlar statorun her iki yanında serbestçe dönebilir şekilde tasarlanmıştır.

Çalışmada öncelikle sonlu elemanlar metodu yardımıyla jeneratörler tasarlanmış olup manyetostatik ve manyetodinamik analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda optimize edilen jeneratörlerin prototip imalatları yapılarak deneysel uygulamalar gerçekleştirilmiştir. Deneysel ve teorik sonuçlar kıyaslanarak jeneratörlerin anma gücü farklı rotor hızları ve farklı elektriksel yükler için ayrıntılı olarak tespit edilmiştir. 

Yapılan analiz ve deneyler sonucunda, tek fazlı jeneratörün anma gücünün 257 W, veriminin ise %90 olduğu, üç fazlı jeneratörün gücünün ise 250 W ve veriminin %92 olduğu sonucuna varılmıştır. Jeneratörlerin güç yoğunluğunun ise 28,5 kW/m3 olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the design and implementation of two new axial flux permanent magnet generators with cored stator and double sided are studied for the usage in low speed applications. The generators have novel magnetic flux topologies and one of them is a three phase and the other is a single phase generator. Disc type magnets were used in each rotors of the generators and the output voltages, which are desired can be obtained with respect to the combinations of the various connections of the windings. The stator structures of both generators are same with 24 circular coil and 12 laminated cores. Rotors were designed differently in accordance with the phase numbers. In each rotor of the three phase generator and single phase generator, 16 and 12 permanent magnets were used, respectively. The stators of generators are in rest and the rotors were designed to be freely rotated at two sides of the stator. 

In the study, initially the generators were designed via the finite element method and the magnetostatics and magnetodynamics analyzes were done. At the end of these results, the manufacturings of prototypes of the optimized generators were realized and the experimental implementations were done. By comparing the experimental and theoretical results, the rated values of generators were found for different rotor speeds and the electrical loads in detail. 

As a result of analyzes and experiments, the rated power was found as 257 W with an efficiency value of 90% for the single phase machine and the rated power was found as 250 W with an efficiency value of 92% for the three phase machine. The power density of the generators was found as 28,5 kW/m3.