Şebeke kalkışlı radyal akılı sabit mıknatıslı senkron motor tasarımı ve prototip üretimi
Line start radial flux permanent magnet synchronous motor design and prototype manufacturing
Yazar: BERKAN ZÖHRA
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET AKAR
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Alternatif akım motorları = Alternative current motors ; Elektrik motorları = Electric motors ; Enerji verimliliği = Energy efficiency ; Senkron motorlar = Synchronous motors ; Sürekli mıknatıslı senkron motorlar = Permanent magnet synchronous motors ; Üç fazlı asenkron motorlar = Three phase induction motors

Özet:
Tamamlanmış bulunan bu tez çalışması ile IEC-60034-30-2:2014 standardında IE4 süper premium verimlilik sınıfı Şebeke Kalkışlı Radyal Akılı Senkron Motorun tasarımı yapılmıştır.  Tasarım sürecinde hali hazırda endüstriyel pazara sunulan IE2 yüksek verimlilik sınıfı bir asenkron motorun sadece rotoru sabit mıknatıs eklenerek yeniden modellenmiştir. Modelleme sürecinde iki farklı olup tipinin ve yüzey yerleştirmeli sabit mıknatısların kullanıldığı yeni bir rotor topolojisi önerilmiştir. Analitik yöntemler kullanılarak önerilen topolojide bir motorun tasarımı yapılmıştır. Elde edilen tasarımın Genetik Algoritma kullanılarak geometrik optimizasyonu yapılmıştır. Sabit mıknatıs içeren motorlarda önemli bir problem olan tork dalgalanmalarının azaltılması amacı ile tasarımda kaykılı stator yapısı kullanılmıştır. Motor performansının belirlenmesinde doğruluğu akademik olarak kabul görmüş, sonlu elemanlar yöntemi ile çalışan bir analiz yazılımı kullanılmıştır. Elde edilen verilerin doğrulanması amacı ile önerilen topolojide rotor yapısına sahip nihai motor tasarımının prototip üretimi yapılmıştır.
Sonuç olarak tamamlanmış bulunan tez çalışması ile aynı güçteki muadil asenkron motor gövde yapısında, şebekeye doğrudan bağlanarak daha yüksek verim ve güç faktörü ile çalışabilen, pompa ve fan gibi uygulamalarda mevcut asenkron motorların yerini alabilecek yeni bir Şebeke Kalkış Radyal Akılı Senkron Motor tasarlanarak üretilmiştir. Ayrıca mevcut IE2 motorun gövde yapısında değişiklik yapılmaması neticesinde elde edilen yenilikçi rotor tasarımının aynı güçteki düşük verimli standart asenkron motorların daha verimli hale getirilmesi amacı ile de kullanılması olanaklı hale gelmiştir.

Abstract:
In this thesis, the design of IE4 Super Premium Efficiency class Line Start Radial Flux Synchronous Motor has been designed according to IEC-60034-30-2:2014 standard. In the design process, the IE2 High Efficiency class asynchronous motor, which is already offered to the industrial market, has been remodeled by adding a permanent magnet to the rotor. In the modeling process, a new rotor topology with two different slot types and surface permanent magnets is proposed. Analytical methods were used to design a motor in the proposed topology. Geometric optimization has been done by using Genetic Algorithm in the obtained design. In order to reduce torque ripples, which is an important problem in motors with permanent magnets, a skewing stator structure is used in the design. In the determination of the motor performance, a validated, finite element analysis software was used. In order to verify the obtained data, the prototype production of the final motor design with rotor structure has been made in the proposed topology.
As a result, a new Radial Flux Synchronous Motor has been designed and designed to replace asynchronous motors available in pumps and fans such as pump and fan, which can work with higher efficiency and power factor by connecting directly to line and with the same asynchronous motor body structure in the same power as the completed thesis study. In addition, it has become possible to use the innovative rotor design obtained as a result of not changing the body structure of the existing IE2 motor to make the low power standard asynchronous motors with the same power more efficient.