Fırçasız doğru akım motor analizi ve sürücü devre tasarımı
Analysis of brushless direct current motor and driving system desing
Yazar: GÖKHAN YAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. N. FÜSUN SERTELLER
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Doğru akım makineleri = Direct current machinery ; Sürücü sistemi = Driver system

Özet:
Fırçasız Doğru Akım Motorları elektriksel ve mekanik sınırlamalara sebepolan fırça ve kollektörlerin kullanılmadığı motorlardır. Fırçalı doğru akımmotorlarına göre boyutları küçük, verimleri daha büyük ve daha sessiz çalışan motorgrubundandırlar. Yarı iletken ve kalıcı manyetik malzeme teknolojilerindekigelişmeler sayesinde, Fırçasız Doğru Akım Motorlarının kullanım alanları artışgöstermiştir. Ev, ofis, büro araç gereçlerinde yaygın olarak kullanılırlar. Sessizçalışmaları sebebiyle, hastanelerdeki tıbbi cihazlarda tercih edilirler. Boyutlarınınküçüklüğü ve yüksek verimleri sebebiyle uzay ve havacılık endüstrisinde de tercihsebebidirler.Fırçasız Doğru Akım Motorları, kalıcı mıknatıs malzemeden üretilen rotor vesargıların sarıldığı statordan meydana gelir. Fırçasız Doğru Akım Motorlarındakomütasyon, sürücü devre sayesinde elektronik olarak gerçekleştirilir. Sargılar,sensörlü yada sensörsüz olarak tespit edilebilen rotor pozisyonuna göreenerjilendirilir. Fırçasız Doğru Akım Motorları, tek veya çok fazlı üretilebilir.Ancak, faz sayısı arttıkça üretim ve kontrol maliyeti artış gösterir.Bu çalışmada, rotoru Ferrite manyetik malzemeden üretilen, 24 oluklu statorasahip, üç fazlı, yıldız bağlı Fırçasız Doğru Akım Motoru incelenmiştir. Motor,tasarlanan sürücü devresi ile Bipolar ve Unipolar olmak üzere iki farklı moddaçalıştırılmıştır. Bipolar modda, düşük kalkış akımıyla yüksek kalkış momenti eldeedilmiştir. Unipolar modda ise momentte azalma olmasına rağmen, Bipolar uyartımlaelde edilemeyen hızlara ulaşılmıştır. Ayrıca, tasarlanan sürücü devresi ile motorBipolar modda çalışmaya başlatılıp, çalışmanın herhangi bir anında Unipolar modageçirilmiştir. Bipolar modda motor, Unipolar moddan daha düşük akım değerleri vedaha düşük moment titreşimleri ile doğrusal bir çalışma sergilemektedir. Aynıgerilim kademesi için, Unipolar modda elde edilen hız değerleri ise Bipolar moddançok daha yüksektir. Fakat akımın daha yüksek değerler aldığı Unipolar moddamoment titreşimleri artmıştır

Abstract:
Since brushes and commutators cause some electrical and mechanicallimitations, brushless and electronically controlled commutation motors have beenimproved and powered by direct current electricity. Such motors offer severaladvantages over brushed DC motors, such as higher efficiency and reliability,reduced noise, smaller dimensions. Due to the increasing demand for compact andreliable motors and the evolution of lowcost power semiconductor switches andpermanent magnet materials, brushless motors became popular in every applicationfrom home appliance to aerospace industry.A Brushless Direct Current (BLDC) motor is constructed with a permanentmagnet rotor and wire wound stator poles. Unlike brushed DC motors, everybrushless motor requires a drive to supply commutated current to the motor windingssynchronized to the rotor position. Rotor position is knowable with or withoutsensor. BLDC motors can be produced as single phase or multi phases. If the numberof phase of BLDC Motors increase, their production and control costs increase.In this study, BLDC Motor with Ferrite permanent magnets armature,24 slots stator, three phases and star connection was analyzed. The motor wasoperated with designed drive system in two different modes as Bipolar and Unipolar.In Bipolar mode, high starting torque was obtained with low starting current. InUnipolar mode, in spite of the decrease in torques, the velocities that could not beobtained by Bipolar mode were achieved. In addition, the motor was started to studyas Bipolar mode with designed drive system and then, it was passed to Unipolarmode momentarily. In Bipolar mode, motor executed linear running, with lessstarting current and less torque oscillation than Unipolar mode. In the same voltagegrade, velocity values obtained in the Unipolar mode were higher than the valuesobtained in the Bipolar mode. But, torque oscillation increased in Unipolar modehaving higher current values.