Elektrikli araçlar için üç kademeli yeni bir fırçasız da motoru tasarımı, analizi ve uygulaması
Design, analysis and application of a new three level brushless dc motor for electric vehicles
Yazar: CEMİL OCAK
Danışman: PROF. DR. OSMAN GÜRDAL
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: DA motor =   ; Doğru akım motorları = Direct current motors ; Düşük devirli motorlar = Low speed motors ; Elektrik motorları = Electric motors ; Geçici elektromanyetik = Transient electromagnetic ; Makine tasarımı = Machine design ; Yüksek mertebeli sonlu elemanlar = Higher order finite elements

Özet:
Bu tez çalışmasında, gelecekte günlük hayatımızın değişmez bir parçası olacağı düşünülen elektrikli araçlar için üç kademeli stator ve rotor yapısı bulunan 46 kutuplu yeni bir fırçasız doğru akım motoru tasarlanmış ve üretilmiştir. 

Tasarlanan 46 kutuplu ve üç kademeli fırçasız doğru akım motorundan oluşan sistem yeni nesil yüksek verimli elektrikli araçlarda kullanılacak şekilde konfigüre edilmiştir. Tasarlanan çok kademeli fırçasız doğru akım motorunun çalışması tekerlek içi klasik fırçasız doğru akım motorlarında olduğu gibi stator üzerine belirli bir açıyla yerleştirilmiş olan üç manyetik alan etkili sensörden gelen bilgilerin değerlendirilerek sürücü devresinde bulunan MOSFET?lerin sürülmesi prensibine dayanmaktadır. Tasarlanan prototipin performans karakteristikleri sonlu elemanlar metodu (SEM) ile incelenmiştir. Elektrik makinalarının üretiminde izlenen tasarım ve benzetim prensipleri sırasıyla tasarlanan fırçasız doğru akım motoruna uygulanmış ve parametrik analizleri gerçekleştirilmiştir. Bahsi geçen yapıya ve sürücü şeması bulunan üç kademeli motorun aynı boyuttaki klasik fırçasız motorlara göre çıkış momenti, birim güç yoğunluğu, verim vb. gibi kıstaslarda daha üstün olduğu ve amaçlanan modelin elektrikli otomobil ve askeri uygulamalar gibi yüksek verim ve momentin gerekli olduğu uygulamalarda rahatlıkla kullanılabileceği kanıtlanmıştır.

Abstract:
In this study, a new 46-pole brushless DC motor with three-levelled stator and rotor structure for electric vehicles which are considered to be a permanent part of our daily lives in the future has been designed and manufactured.

The system consisting of three levelled brushless DC motors with 46 poles has been configured to be used in new generation highly efficient electric vehicles. The operation of designed multilevel brushless direct current motor is based on the principle of driving MOSFETs on driver circuit by evaluating data from those three Hall Effect sensors placed on the stator at a right angle as it is the same for in-wheel conventional brushless direct current motors. The performance characteristics of designed prototype have been examined via finite element methods (FEM). The design and simulation principles followed in manufacturing electrical machines have been applied respectively, and parametric analysis has been realized. It is proved that the three-levelled motor with that aforementioned structure and driving scheme is superior to conventional brushless motors having the same sizes in terms of criteria such as output torque, unit power density and etc. and the purposed model is particularly well suited for the applications like electric cars and military applications where high torque is needed.