Hafif elektrikli araçlar için sıralı kutuplu dış rotorlu fırçasız doğru akım motoru tasarımı ve analizi
Design and analysis of consequent pole external-rotor brushless DC motor for light electrical vehicles
Yazar: İBRAHİM AYDIN
Danışman: DOÇ. DR. ONUR ÖZDAL MENGİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SERDAL ARSLAN
Giresun Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Doğru akım makineleri = Direct current machinery ; Doğru akım motorları = Direct current motors ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Tasarım = Design

Özet:
Rotor bakır kayıplarının olmadığı, yüksek verimlilik, aynı güçteki motorlara göre daha küçük hacim, sessiz çalışma, bakım ihtiyacının düşük olması gibi birçok avantajlarından dolayı elektrikli araçlarda fırçasız doğru akım motorunun kullanımları artmaktadır.
Bu tez çalışmasında; elektrikli bisikletlerde kullanılmak üzere tasarımı yapılan  aynı güç ve hızdaki dış rotorlu sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motoruna ait parametreler temel alınmıştır. Bu parametreler doğrultusunda düşük maliyet ve ağırlıklı, üretim noktasında uygulanabilir olan, yüksek çıkış torkuna  sahip iyileştirilmiş bir motor tasarımı hedeflenmiştir. 
Bu tezde, literatürde bulunan birçok çalışma incelenmiştir. Temel motor parametreleri, ANSYS Maxwell RMxprt yazılımına girilerek analitik model oluşturulmuştur. Oluşturulan bu model ışığında, 4 farklı oluk/kutup modelinin her biri farklı kutup yayı oranı aralıklarında ve farklı sipir sayılarında, geleneksel model ile sıralı kutuplu modelde ayrı ayrı analitik olarak çözdürülerek çıkış parametreleri alınmıştır.  Oluşturulan bu modeller, Rmxprt ve Maxwell 2D programı yardımıyla çözdürülmüş ve en uygun vuruntu torkuna sahip modeller tespit edilmiştir. Tespit edilen bu modellerin vuruntu momenti, güç, verim gibi motor performans analizi gerçeğe en yakın sonuçların alınabilmesi için parametreler ANSYS/Maxwell 3D yazılımı ile yeniden hesaplanmıştır. Analizler sonunda, sıralı kutuplu dış rotorlu sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motorunun, aynı güç ve hızdaki dış rotorlu geleneksel sabit mıknatıslı fırçasız doğru akım motoruna göre tork, çıkış gücü, ağırlık ve maliyet gibi parametrelerde iyileştirmelerin olduğu ve üretim noktasında ise uygulanabileceği görülmüştür. Bu tasarımın hafif elektrikli araçların maliyeti konusunda yapılacak çalışmalara katkı sağlayacağı düşünülmektedir

Abstract:
The use of brushless direct current motors in electric vehicles is increasing due to many advantages such as no rotor copper losses, high efficiency, smaller volume compared to motors of the same power, quiet operation, and low maintenance need.
In this study, it was based on the parameters of the external-rotor, permanent magnet, brushless direct current motor with the same power and speed designed for use in electric bicycles .In line with these parameters, an improved motor design with low cost and weight, applicable at the point of production, and high output torque is targeted.
In the thesis, many studies in the literature were examined. The analytical model was created by entering basic engine parameters into ANSYS Maxwell RMxprt software. In the light of this created model, each of the 4 different slot/pole models at different pole arc ratio intervals and at different turns numbers were analyzed separately in the conventional model and the consequent pole model, and the output parameters were obtained. These created models were solved with the help of Rmxprt and Maxwell 2D programs and the models with the most suitable cogging torque were determined.
The engine performance analysis of these detected models such as cogging torque, power, efficiency, parameters were recalculated with ANSYS/Maxwell 3D software in order to get the closest results to reality. At the end of the analysis, it is seen that the consequent pole external- rotor permanent magnet brushless dc motor has improvements in parameters such as torque, output power, weight and cost compared to the conventional permanent magnet brushless dc motor with the external rotor at the same power and speed and can be applied at the production point. It is thought that this design will contribute to the studies on the cost of light electric vehicles.