Yüzey yerleşimli sürekli mıknatıslı senkron generatörde karşılaştırmalı başarım analizi
Comparative performance analysis in surface mounted permanent magnet synchronous generators
Yazar: TUĞBERK ÖZMEN
Danışman: PROF. DR. NEVZAT ONAT
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Sürekli mıknatıslı senkron makinaların, yapılarındaki sabit mıknatıslardan dolayı klasik elektrik makinalarına göre bakır kayıpları daha az ve verimleri daha yüksektir. Küçük hacim, yüksek güç ve moment yoğunluğu, geniş hız bölgesinde kullanılabilme gibi üstünlüklerinden dolayı sürekli mıknatıslı senkron makinalar geniş bir kullanım alanına sahiptir. Otomotiv, bilgisayar ve uzay teknolojileri, tıp elektroniği, robotik gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu makina yapısının kullanıldığı bir diğer alan da rüzgar enerji santrallerinde kullanılan generatörlerdir. Bu tez çalışmasında, 1,5 kW gücünde, 450 d/dak anma hıza sahip bir sürekli mıknatıslı senkron generatör referans olarak kullanılmıştır. 
Tezin giriş kısmında sürekli mıknatıslı senkron generatörlerle ilgili literatürde bulunan kaynaklar incelenmiş ve elde edilen bilgiler verilmiştir. İkinci kısımda sürekli mıknatıslı senkron makinaların yapısı, çalışma prensibi, sınıflandırılması, kullanılan malzeme ve mıknatıslar hakkında bilgiler verilmiştir. Sürekli mıknatıslı senkron makinaların manyetik devre ve matematiksel modeli verilerek bu makinalarda meydana gelen kayıplardan bahsedilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi ve ANSYS Electronics Desktop yazılımında referans olarak kullanılan generatörün modellenmesiyle ilgili bilgilere materyal ve metod kısmında değinilmiştir. Tez çalışması kapsamında referans generatörün ANSYS Electronics Desktop yazılımı üzerinden analizleri ve laboratuvar ortamında deneyleri yapılmıştır.
Elde edilen deney sonuçları, analiz sonuçları ve referans generatörün katalog bilgileri kıyaslandığında, ANSYS Electronics Desktop yazılımı ile elde edilen sonuçların katalog verileri ile genel olarak uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır. Deney düzeneğinden ve generatör mıknatıslarındaki yıpranmadan kaynaklı olarak ortaya çıktığı düşünülen küçük farklar tespit edilmiştir. Bu makinalarda mıknatıs kutup yayının kutup adımına oranında, mıknatıs kalınlığında ve mıknatıs türünde değişiklik yapıldığında vuruntu momenti, hava aralığı akı yoğunluğu ve verim parametreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.

Abstract:
Permanent magnet synchronous machines have less copper losses and higher efficiency compared with conventional electrical machines due to the having magnets in their structure. Permanent magnet synchronous machines have a wide usage area due to their advantages such as being small volume, have high power and torque density and using in wide speed range. They are used in many fields such as automotive, computer and space technologies, medical electronics and robotics. Another area where this machine structure are used is the generators in wind power plants. In this thesis, a permanent magnet synchronous generator with a power of 1,5 kW and a nominal speed of 450 rpm is has been used as a reference.
In the introduction of the thesis, the sources in the literature about permanent magnet synchronous generators have been analzed and the information obtained has been given. In the second part, information about the structure, working principle, classification, used materials and magnets of permanent magnet synchronous machines have been given. Magnetic circuit and mathematical model of permanent magnet synchronous machines have been given and the losses occurring in these machines have been mentioned. The finite element method and the information about the modeling of the generator used as a reference in ANSYS Electronics Desktop software have been mentioned in the material and method section. In the thesis study, the analysis of the reference generator in ANSYS Electronics Desktop software and experiments in the laboratory environment have been carried out.
When the obtained experimental results, analysis results and catalog information of the reference generator have been compared, it was concluded that the results obtained with ANSYS Electronics Desktop software were generally compatible with the catalog data. It is thought that the differences are due to the experiment setup and the wear on the magnets of generator. In these types of machines, when changes are made in magnet pole arc to pole pitch ratio, magnet thickness and magnet type, the effects on the cogging torque, air gap flux density and efficiency parameters were investigated.