Sonlu elemanlar yöntemi ile 6/4 anahtarlamalı relüktans makine tasarımı ve analizi
Design and analysis of a 6/4 switched reluctance machine using finite element method
Yazar: ÜMİT CANDAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZKAN AKIN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anahtarlı relüktans makineleri = Switched reluctance machinery

Özet:
Bu çalışma Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) kullanarak 6/4 anahtarlamalı relüktans makinesinin (ARM) tasarım ve analizine odaklanmaktadır. Amaç manyetik devre tasarımı, tork üretimi ve motor verimliliği gibi kritik performans parametrelerini optimize etmektir. Temel motor parametrelerini belirlemek için ANSYS RMxprt kullanılmış manyetik alan dağılımı, tork üretimi ve genel performans özelliklerini analiz etmek için ise ANSYS Maxwell 2D kullanılmıştır.
Motorun manyetik özellikleri kapsamlı olarak incelenmiş özellikle tork dalgalanmalarını minimize etme ve tork üretimini optimize etme üzerine yoğunlaşılmıştır. ANSYS yazılımı ile yapılan simülasyonlar geometrik değişikliklerin motor performansı üzerindeki etkilerine dair bilgiler sunmuştur. Bu simülasyonlar en yüksek tork ve verimliliği elde etmek için gerekli tasarım ayarlarının belirlenmesinde önemli bir rol oynamıştır.
ARM modeli daha sonra Matlab Simulink'e aktarılmış ve doğrulama amacıyla dinamik davranışların simülasyonu yapılmıştır. Simulink'te motorun matematiksel modeli oluşturularak tork üretimi dinamik davranışlar simüle edilmiştir. Simulink ile elde edilen sonuçlar ANSYS simülasyonları ile karşılaştırılmış ve modelin doğruluğu onaylanmıştır. Sonuçların uyumu tasarım ve analiz sürecinin güvenilirliğini artırmıştır.
Sonuç olarak bu çalışma 6/4 ARM'nin tasarım ve optimizasyonunu başarılı olarak sergilemekte, ayrıntılı simülasyonlar gerçekleştirilmiş ve bulgular Matlab Simulink simülasyonları ile doğrulanmıştır. Anahtarlama açıları Simulink ile analiz edilerek tork dalgalanmasının etkileri daha verimli bir biçimde incelenmiş ve motor performansını iyileştirmek için tasarım geliştirmeleri konusunda net öneriler sunulmuştur.

Abstract:
This study focuses on the design and analysis of a 6/4 switched reluctance machine (SRM) using the Finite Element Method (FEM). The goal is to optimize critical performance parameters such as magnetic circuit design, torque production, and efficiency of the motor. ANSYS RMxprt was employed for determining fundamental motor parameters, while ANSYS Maxwell 2D was used for analyzing the magnetic field distribution, torque production and overall performance characteristics.
Motor magnetic properties were examined comprehensively with particular emphasis on minimizing torque ripple and optimizing torque production. Simulations performed with ANSYS software provided insights into the impact of geometric modifications on motor performance. These simulations played a crucial role in identifying necessary design adjustments for achieving the highest levels of torque and efficiency.
The SRM model was also transferred to Matlab Simulink for further validation. A mathematical model of the motor was created in Simulink, enabling the simulation of dynamic behaviors such as torque generation and speed response. The results obtained through Simulink were compared with those from ANSYS simulations, confirming model accuracy. This alignment between results enhanced the reliability of the design and analytical process.
In summary, this study successfully demonstrates the design and optimization of a 6/4 SRM using finite element analysis. Detailed simulations were conducted, and the findings were validated through Matlab Simulink simulations. By analyzing switching angles with Simulink, it was possible to investigate the impact on torque ripple more efficiently, offering clear recommendations for improving motor performance through design enhancements.