Eksenel akılı sürekli mıknatıslı fırçasız doğru akım motor tasarımı, manyetik analizi ve prototip üretimi
Design, magnetic analysis and protoype production of axial flux permanent magnet brushless DC motor
Yazar: EMRAH ÇETİN
Danışman: PROF. DR. FERHAT DALDABAN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Sürekli mıknatıslı senkron motorlar = Permanent magnet synchronous motors

Özet:
Eksenel akılı sürekli mıknatıslı motorlar günümüzde birçok açıdan incelenmekte olan popüler bir motor türüdür. Eksenel akılı motorlar geleneksel makinelerle karşılaştırıldığında üstünlükleri; daha geniş yarıçap/uzunluk oranı, düzlemsel ve ayarlanabilir hava aralığı, daha yüksek güç yoğunluğu, daha küçük hacim ve ağırlık, yüksek frekans ve düşük hızlara uygunluk şeklinde sıralanabilir. Gelişime açık yanları ise; stator üretiminin zorluğu, stator ve rotor arasındaki güçlü eksenel manyetik çekim kuvveti, makinenin montajı, hava aralığını sabit tutmadaki zorluklar ve üretim sürecinin daha uzun sürmesidir.
Bu tez çalışmasında, öncelikle eksenel akılı sürekli mıknatıslı fırçasız doğru akım motorun matematiksel analizi yapılmıştır. Bu sayede tek hava aralıklı eksenel akılı sürekli mıknatıslı motorun analitik olarak tasarlanması için bir program geliştirilmiştir. Daha sonra üç boyutlu olarak aynı motor tasarlanmış ve manyetik analizi gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında moment dalgalanmasını azaltmak için de rotor mıknatıslarına adım ve kayma uygulanmış ve üç boyutlu manyetik analizi yapılmıştır. Daha sonra tek hava aralıklı bir eksenel akılı sürekli mıknatıslı fırçasız doğru akım motor fabrikasyonu hakkında bir model oluşturulmuştur. Fabrikasyonun zorlukları için çözüm aranmış ve motorun prototipi üretilmiştir.
Son olarak seri üretimi yapılan eksenel akılı motorların oluk açıklıklarında meydana gelen hatalar incelenmiş ve bu hataların sebep olduğu vuruntu momenti gösterilmiştir. Sonuçta bu hataların meydana gelmemesi için stator üretimine dair bir çözüm önerisi sunulmuştur.

Abstract:
Axial flux permanent magnet motors are one of the popular motor types which are investigated in many points today. The advantages of the axial flux motors compared to the conventional motors are; wider radius/length ratio, planar and adjustable air gap, higher power density, smaller volume and weight, available for high frequency and low speed. The hardness of stator production, high magnetic axial attraction force between stator and the rotor, machine assembly, difficulty on holding the air gap stationary and longer manufacturing process are the developable properties of the axial flux permanent magnet machines.
In this thesis, mathematical analysis of the axial flux permanent magnet brushless dc motor is taken into account primarily. An analytical program is developed to design the axial flux permanent magnet brushless dc motor analytically. Then, the same motor is designed and analyzed three dimensionally. Besides, step and skew method is applied to the rotor magnets in order to mitigate the torque ripples. The proposition is magnetically analyzed in 3D. After that, a model is created for the fabrication of the single air gap axial flux permanent magnet brushless dc motor. A solution is researched for the fabrication difficulties and the prototype of the motor is manufactured.
Finally slot opening errors that occurred in the mass production are investigated and the cogging torque effects caused by these errors are demonstrated. By conclusion a proposal is given to the production of the stator in order to avoid mass production errors.