Elektrikli araçlar için senkron relüktans motor tasarımı
Synchronous reluctance motor design for electric vehicles
Yazar: SADULLAH ESMER
Danışman: PROF. DR. ERDAL BEKİROĞLU
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Duyarlılık analizi = Sensitivity analysis ; Elektrik makineleri = Electric machinery ; Elektrikli araçlar = Electric vehicles ; Genetik algoritmalar = Genetic algorithms ; Optimizasyon = Optimization ; Senkron motorlar = Synchronous motors ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Bu tez çalışmasında, yeni nesil elektrikli araçlarda çekiş motoru olarak kullanılmak üzere bir senkron relüktans motor (SynRM) tasarlanmıştır. Tasarımda çift aşamalı optimizasyon tekniği kullanılmıştır. Yeni nesil elektrikli araçlardaki elektrik motorlarının özellikleri belirlenmiş ve bu özellikleri karşılaması için SynRM'nin stator ve rotor parametreleri için optimizasyon gerçekleştirilmiştir. SynRM'nin en iyi tasarım parametrelerini elde etmek için genetik algoritma ve duyarlılık analizi yöntemleri kullanılmıştır. Tasarım ve analizler, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak Ansys Maxwell paket programında gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada SynRM'nin tork ve tork dalgalanması gibi çıkış değerlerini iyileştirmek için stator ve rotor parametre optimizasyonunda genetik algoritma kullanılmıştır. İkinci aşamada ise SynRM'nin statoruna burma tekniği uygulanmıştır. Duyarlılık analizi ile stator burma açısının SynRM'nin performansına etkisi incelenmiştir. Genetik algoritma ve duyarlılık analiz sonuçlarına göre elde edilen en iyi parametreler SynRM'nin tasarımında kullanılmıştır. Tasarlanan SynRM'nin performansı Ansys Maxwell paket programında Machine Toolkit eklenti paketi kullanılarak simüle edilmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyonlar sayesinde SynRM'nin tork, tork dalgalanması ve verimi iyileştirilmiştir. Tasarlanan SynRM 470 Nm tork ve 285 kW güç üretebilmektedir. Simülasyon sonuçları incelendiğinde tasarlanan SynRM'nin 10.000 d/d gibi geniş bir hız aralığında yüksek verimle yüksek tork ve yüksek güç ürettiği görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, a synchronous reluctance motor (SynRM) has been designed to be used as a traction motor in new generation electric vehicles. Two-stage optimization technique has been used in the design. The specifications of the electric motor in new generation electric vehicles have been determined and then stator and rotor parameters of SynRM have been optimized to meet these specifications. Genetic algorithm and sensitivity analysis methods have been used to obtain the best design parameters of SynRM. Design and analyses have been carried out using the finite element method with the Ansys Maxwell package program. In the first stage, the stator and rotor parameters have been optimized using a genetic algorithm to improve output values of SynRM such as torque and torque ripple. In the second stage, the skew technique has been applied to the stator of SynRM. The effect of stator skew angle on the performance of SynRM has been investigated with sensitivity analysis. The best parameters obtained according to the genetic algorithm and sensitivity analysis results have been used in the design of SynRM. The performance of the SynRM has been simulated in the Ansys Maxwell package program using the Machine Toolkit plugin package. Optimizations have improved torque, torque ripple, and efficiency of SynRM. Therefore, the designed SynRM can produces torque of 470 Nm and power of 285 kW. When the simulation results are examined, it has seen that the designed SynRM produces high torque and high power with high efficiency in a wide speed range such as 10.000 rpm.