Doktora tez çalışmasında tasarlanan hibrit motor yapısal olarak mıknatıs ve relüktans kısımlarından oluştuğundan, bu kısımda yapısında mıknatıs ve relüktans bileşenlerinin bulunduğu motor tipleri hakkında genel bilgiler verilerek, literatürde yer alan yapılar incelenmiş ve tasarımı yapılan motor tanıtılarak literatürde yer alan benzer motorlar ile karşılaştırılmıştır.
2.2. Mıknatıslı Motorlar, Relüktans Motorları ve Mıknatıs Destekli Relüktans Motorları
Literatürde yapısal olarak mıknatıslı rotor ve relüktans rotoru bileşenlerini içeren motorlar mıknatıslı senkron motorlar, fırçasız doğru akım motorları, anahtarlamalı relüktans motorları, senkron relüktans motorları ve mıknatıs destekli relüktans motorları olarak sıralanabilirler.
2.2.1. Mıknatıslı senkron motorlar
Mıknatıslı senkron motorlar, rotorunda mıknatıs malzeme bulunan motor tipleridir. Rotor, mıknatıs malzemeyi taşıyacak şekilde değişik yapılarda tasarlanabilir. Kalıcı uyarma alanı herhangi bir uyarma sargısına gerek kalmadan mıknatıs malzeme ile sağlanır. Mıknatıs malzeme olarak yüksek enerjili mıknatısların kullanılması durumunda sargılı senkron makinalara göre hava aralığı akısı daha fazla olacağından, stator sarım sayıları azalır ve stator çapı önemli ölçüde küçülür. Buna bağlı olarak verim artar ve boyutlar küçülür [23].
Mıknatıslar rotor üzerine değişik şekillerde yerleştirilebilirler. Farklı rotor şekilleri arasında en çok rastlanılan üç farklı tasarım mıknatısların rotor iç yüzeyine, rotor dış yüzeyine ve rotor içerisine yerleştirildiği tasarımlardır. Şekil 2.1’de de farklı rotor tasarımlarına yer verilmiştir.
(a) (b)
(c)
Şekil 2.1. Mıknatısların (a) rotor dış yüzeyine (b) rotor iç yüzeyine (c) rotor içerisine yerleştirildiği tasarım örnekleri
Mıknatıslı senkron motorlarda faz sargılarında endüklenen hareket gerilimi sinüsoidal olarak değişmektedir. Bu sebepten dolayı sabit çıkış gücü elde edebilmek için rotor konumuna göre faz sargılarına uygulanması gereken akım şekilleri de sinüsoidal olmalıdır.
2.2.2. Fırçasız doğru akım motorları (FDAM)
Mıknatıslı motorların günümüzde en yaygın olarak kullanılan çeşidi fırçasız doğru akım motorlarıdır. Fırçasız doğru akım motoru olarak adlandırılan sistem, temel olarak rotor konumu ile senkronize anahtarlanan bir evirici üzerinden beslenen mıknatıslı bir motor sistemidir.
Fırçasız doğru akım motor sisteminde evirici devresi, konum algılayıcı ile senkron çalışarak motorun dönme hareketini gerçekleştirmesini sağlar. Motora uygulanan kontrol sistemine göre, farklı sayıda yarıiletken anahtarlama elemanından oluşan bu devre, konum algılayıcısından gelen rotor konum bilgisini değerlendirir ve bilinen rotor konumuna göre uygun zamanlarda anahtarlama elemanlarının açma kapama işlemlerini gerçekleştirerek uygun sargıları enerjilendirir. Bunun sonucunda stator
sargılarında, hava aralığında rotor tarafından üretilen alana göre belirli bir açı aralığında ötelenen bir alan oluşur. Böylece her konumda manyetik alan içinde aynı yönde akım taşıyan iletkenler oluşur ve her durumda moment üretimi gerçekleşir [23].
Prensip olarak doğru akım kaynağından beslenen eviricinin anahtarlama sırası, rotor konumu ile senkron bir şekilde gerçekleşir. Hangi konumda hangi anahtarların açma- kapama yapacağı, rotora yerleştirilmiş bir konum algılayıcı ile belirlenir. Bu şekilde rotor manyetik akısına göre stator akımlarının konumu sabit tutulmuş olur. Şekil 2.2’de bu temel sistem gösterilmektedir. Fırçasız doğru akım motorunda faz sargılarında endüklenen hareket gerilimi trapezoidal olarak değişir [23]. Bu sebepten dolayı sabit çıkış gücü elde edebilmek için rotor konumuna göre faz sargılarına uygulanması gereken akım şekilleri, fazlardaki hareket gerilimleri ve çıkış gücü Şekil 2.3’te görülmektedir.
Şekil 2.3. Faz akımlarının ideal değişimi, hareket gerilimleri ve sabit çıkış gücü
Rotorun her 60°’lik dönüşünde akım dağılımı, uygun anahtarların kapanması ile bir önceki duruma getirilerek motorun sabit moment üretmesi sağlanır. Bu açıdan bakıldığında, evirici ve konum algılayıcı sistemi doğru akım motorundaki kollektör ve fırçaların yaptığı işlevi gerçekleştirmektedir. Elektromanyetik kuvveti ve döndürme momentini oluşturan manyetik akı ve akım dağılımları, fırçasız doğru akım motorunda elektronik komütasyon yoluyla moment üretimi açısından her an en uygun konumda tutulmaya çalışılır. Bu özelliğinden dolayı fırçasız doğru akım motorlarına elektronik komütasyonlu motor da denmektedir.
Fırçasız doğru akım motorlarında, doğru akım motorlarındaki fırça ve kollektör sistemi ve bunlara ilişkin tüm sakıncalar ortadan kalkmıştır. Kollektörlerin ortadan kalkması endüvi boyunun kısalmasını, sargıların statorda bulunması rotorun daha hafif ve ataletinin daha düşük olmasını sağlamıştır. Doğru akım motorlarında enerji dönüşümü endüvi iletkenlerinde oluştuğundan ısı transferini gerçekleştirmek zordur. Fırçasız doğru akım motorlarında akım taşıyan iletkenler statorda bulunduğundan ısının dış ortama transferi daha kolay olmaktadır. Fırçasız doğru akım motorları aynı
hızda ve güçteki asenkron ve doğru akım motorlarına göre daha küçük hacimli, daha hafif ve daha yüksek verimlidir. Bu motorlar asenkon motorlara göre daha kolay kontrol edilirler ve doğru akım motorlarına göre de daha sessiz çalışırlar [23]. Bu üstünlüklerinin yanında yüksek enerjili mıknatısların fiyatlarının ve üretim giderlerinin yüksek olması nedeniyle fırçasız doğru akım motorlarının maliyetleri asenkron ve doğru akım motorlarına göre oldukça yüksek olması bu motor tipinin sakıncaları arasındadır. Mıknatıs malzemelerin sıcaklığa olan duyarlılığı ve demagnetizasyon riskinin bulunması nedeniyle sistemin güvenilirliği azalmaktadır. Ayrıca uzun zaman sürecinde atmosferik veya termik etkiler sonucu, mıknatıs malzemelerin kalıcı mıknatısiyetleri azalmaktadır. Fırçasız doğru akım motorlarında rotor konumunun algılanması gerekmektedir ve elektronik komütasyon olduğu için denetim düzenleri karmaşıktır [23].
2.2.3. Anahtarlamalı relüktans motorları (ARM)
Anahtarlamalı relüktans motorları senkron makinalar ailesinde yer alırlar. Stator ve rotor yapısı çıkık kutuplu olarak tasarlanırlar. Statorda bulunan karşılıklı çıkık kutuplara bobinler sarılarak faz sargıları elde edilir. Rotorda, herhangi bir sargı yada mıknatıs malzeme bulunmaz [25].
ARM’ler genellikle çok kutuplu olarak imal edilirler. Bunun nedeni moment titreşimlerini azaltmaktır. Şekil 2.4’te 3 ve 4 fazlı ARM yapıları görülmektedir.
ARM’lerde rotorun tam bir tur dönme hareketini gerçekleştirebilmesi için faz sargılarının bir defadan fazla sayıda uyarılması gerekmektedir. Her bir faz sargısı uyarıldığında, rotor bir adım açısı kadar dönme hareketini gerçekleştirir.
ARM’lerde dönme hareketinin sürekli olabilmesi için stator ve rotor kutup sayıları birbirinden farklı olarak tasarlanması gerekmektedir. Buna bağlı olarak farklı rotor ve stator kutup sayısı bileşimleri bulunmaktadır.
ARM, relüktans prensibi ile çalışmaktadır. Karşılıklı stator kutuplarındaki bir faz sargısı uyarıldığı zaman, uyarılan faza en yakın konumda bulunan rotor kutupları devrenin relüktansı minimum olacak şekilde enerjilenmiş stator kutuplarına doğru hareket eder. Rotorun sürekli hareketinin sağlanması için stator sargıları sırasıyla enerjilendirilir [26].
ARM’de stator sargılarının enerjilendirilmesi işlemi bir evirici devresi yardımıyla gerçekleştirilir. Evirici devresinin uygun zamanda stator fazlarını aktif hale getirebilmesi için de rotor konumunun bilinmesi gerekmektedir. Sonuç olarak stator sargılarının enerjilendirilmesi rotora ait konum bilgisinin değerlendirilmesi ve bu bilgi doğrultusunda evirici devresindeki uygun anahtarlama işlemleri ile gerçekleşir [26].
ARM’de rotorda sargı veya mıknatıs malzeme bulunmadığından bu tip makinalar üretim maliyetleri açısından ucuz, mekanik olarak oldukça dayanıklı ve yüksek hızlarda çalışmaya uygundurlar. Yine stator sargıları yoğunlaştırılmış yapıda olduğundan dağıtılmış sargılı makinalara göre maliyetleri daha düşük ve bakır kayıpları daha azdır. Motor yapısında fırça ve kolektör bulunmadığından bakım gereksinimi yoktur. Rotor kayıpları düşüktür. Fakat makinanın bu üstünlükleri yanında moment dalgalılığının yüksek olması ve bu nedenle çalışma esnasındaki oluşan gürültüler olumsuzlukları olarak sıralanabilir. Ayrıca çıkık kutuplu bir yapısı olduğundan dolayı hava sürtünmeleri oldukça fazla ve motorun çalışabilmesi için rotor konum bilgisinin elde edilmesi gerekmektedir [25, 26].
2.2.4. Senkron relüktans motorları (SRM)
Senkron relüktans motorları (SRM), standart üç fazlı asenkron makina statoruna sahiptir. Genellikle klasik asenkron makinanın rotorunun çıkarılıp, yerine d ve q eksenlerindeki endüktansları farklı olan bir rotor yerleştirilmesi sonucu elde edilmektedir. Farklı rotor tiplerine göre literatürde farklı SRM’lere rastlanmaktadır. En sık rastlanan rotor tipleri klasik (çıkık kutuplu) rotor, radyal lamine edilmiş rotor ve aksiyel lamine edilmiş rotor tasarımlarıdır [24].
2.2.4.1. Klasik (çıkık kutuplu) rotor tasarımı
Şekil 2.5. Çıkık kutuplu rotor tasarımları
En basit rotor tipi literatürde klasik tasarım olarak bilinen çıkık kutuplu konstrüksiyondur. Şekil 2.5’te farklı geometrilerdeki çıkık kutuplu rotor tasarımları görülmektedir. Bu tip tasarımın demir kayıpları yüksektir. Kutup sayısı arttıkça imalatı karmaşıklaşmakta ve maliyeti artmaktadır. Bu tip makinalarda Ld/Lq oranı
çok düşüktür [24].
2.2.4.2. Radyal lamine edilmiş rotor tasarımı
Radyal lamine edilmiş rotor tasarımlarında, Ld’yi sabit tutarak Lq’yu azaltmak için
rotoru oluşturan manyetik saclara q ekseni boyunca hava kanalları, başka bir deyişle akı bariyerleri açılmaktadır. Akı bariyerleri oluşturulduktan sonra manyetik saclar üst üste dizilmekte ve rotor yapısı oluşturulmaktadır. Şekil 2.6’da farklı akı bariyeri yapısına sahip radyal lamine edilmiş rotor şekilleri görülmektedir. Bu tip makinalarda genel olarak Ld/Lq oranı yüksektir. Bariyer sayıları, yerleşimleri ve
yapıları değiştirilerek Ld/Lq oranını yükseltmeye yönelik çalışmalara literatürde sıkça
rastlanmaktadır.
2.2.4.3. Aksiyel lamine edilmiş rotor tasarımı
Şekil 2.7. Aksiyel lamine edilmiş rotor tasarımları
Bu rotor tipinde rotor kutupları üst üste yarım daire, v biçimli yada trapez biçimli, tek tarafı yalıtılmış ve yönlendirilmiş çelik parçalarından meydana gelmektedir. Đki kutuplu makinalarda daha kalın saç paketleri kullanılarak bu tasarım elde edilmektedir. Şekil 2.7’de farklı tiplerdeki aksiyel lamine edilmiş rotor tipleri görülmektedir.
Ld/Lq oranı, aksiyel lamine edilmiş rotor yapısında da oldukça yüksektir. q eksenine
dik çok sayıda akı bariyerlerinin oluşturulmasıyla Lq endüktansı daha da
azalmaktadır. d ekseni boyunca aksiyel yerleştirilmiş ve yönlendirilmiş sac paketleri akının geçişine kolaylık sağlamakta ve bu sayede d eksenindeki Ld endüktansı
artmaktadır. Sac paketlerinin birbirinden yalıtılmış olması Eddy kayıplarını azaltmaktadır. Bu durum verimin artmasına katkı sağlamaktadır [24].
SRM, mıknatıslanma akımını şebekeden çektiği için uyartım sargılı veya mıknatıslı senkron makinaya göre daha düşük güç faktörü ile çalışmaktadır. Elektromanyetik momentin üretimi, rotorun relüktansın minimum olduğu konuma hareket etmesi
prensibine dayanmaktadır. SRM için maksimum endüktans ile minimum endüktans oranı (Ld/Lq) çok önemli bir parametredir. Bu oran makina performansını doğrudan
etkilemektedir.
SRM, soğuk rotorlu makinadır. Bu yüzden ısınma problemi yoktur. Asenkron makinanın aksine, üretilen elektriksel moment rotor sıcaklığından bağımsızdır. Rotorunda mıknatıs olmadığından, demagnetizasyon problemi yoktur. Bu yüzden yüksek ısılı uygulamalar için mıknatıslı motorlara göre daha avantajlıdır. Ayrıca mıknatıslı makinalara göre daha ucuzdur. Fakat yüksek akımlarda doyma etkisine maruz kalmaları ve imalatının zor olması bu makinanın sakıncaları olarak sıralanabilir [24].
2.2.5. Mıknatıs destekli relüktans motorları
Mıknatıs ve relüktans yapılarının birlikte kullanıldığı motorlar mıknatıs destekli relüktans motorları olarak adlandırılırlar. Bu tip motorlar mıknatıs ve relüktans motorlarının en iyi yönlerinden yararlanmak, dezavantajlarını ise en az seviyeye indirmek amacıyla kullanılırlar. Rotor yapısı mıknatıs ve relüktans bileşenlerinden oluştuğu için üretilen moment, mıknatıs ve relüktans momentlerinin toplamından oluşmaktadır. Literatürde iç mıknatıslı motorlar olarak bilinen motor tipleri de yine mıknatıs destekli relüktans motorları ailesine mensuptur. Çünkü bu tip makinalarda da rotor yapısında, mıknatıs bileşeninin yanında relüktans rotoru özelliği de mevcuttur.
Daha önce bahsedilen motor tiplerinden mıknatıslı rotorlar nominal hızlarda oldukça iyi performans göstermektedir. Fakat bu motorların hız aralıkları çok dardır. Aksiyel lamine rotorlu makinaların ise Ld/Lq oranları yüksek ve performansları oldukça
iyidir. Fakat bu tip makinalar yüksek akımlarda doyma etkisine maruz kalmakta ve performansları düşmektedir [2].
Mıknatıs destekli relüktans motorları ise daha yüksek moment yoğunluğuna, güç faktörüne ve daha geniş hız aralığı gibi iyi niteliklere sahiptir. Makinanın relüktans momentini oluşturacak kısmı çıkık kutuplu, aksiyel lamine veya radyal lamine olarak tasarlanabilir [3].
Doktora tez konusunda tasarlanan hibrit motora, içerdiği mıknatıs ve relüktans bileşeninden dolayı yapısal olarak en benzer yapı mıknatıs destekli relüktans motorlarıdır. Bu nedenle literatürde yer alan mıknatıs destekli relüktans motorları detaylı olarak incelenmiştir.
2.2.5.1. Literatürde yer alan mıknatıs destekli relüktans motorları
Literatürde yer alan mıknatıs destekli relüktans motorları incelendiğinde değişik yapıdaki rotor tipleri ile karşılaşılmaktadır. Literatürde yer alan bu rotor tipleri genellikle, radyal lamine edilmiş tabakalar arasına yerleştirilmiş mıknatıs malzemelerin bulunduğu tasarımlar, aksiyel lamine edilmiş tabakalar arasında esnek mıknatısların bulunduğu tasarımlar, mıknatıs ve relüktans kısımlarının oranlarının ve birbirlerine göre konumlarının sabit olduğu iki parçalı rotor tasarımları olarak sıralanabilirler.
Đki parçalı rotor tasarımına ilişkin yapılar Şekil 2.8’de verilmiştir. Bu tasarımda rotor yapısı, mıknatıs ve relüktans olmak üzere iki farklı bileşenden oluşmaktadır. Şekil olarak doktora tez konusuna benzer bir çalışma olarak nitelendirilebilir. Fakat iki çalışma arasında önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıklar, literatürde var olan çalışmanın relüktans ve mıknatıs kısımlarını sadece sabit bir hibritleşme ile bir araya getirmesi, ikincisi bu kısımların birbirlerine göre konumlarının sabit olması, makinanın senkron motor prensibi ile çalışıyor olması, makinanın akı zayıflatma karakteristiğinin incelenerek klasik senkron makina ile karşılaştırılmış olmasıdır. Yazarlar benzer iki çalışmalarında %59 mıknatıs, %37 relüktans ve %67 mıknatıs, %29 relüktans hibritleşme oranı bulunan iki motorun akı zayıflatma performansını incelemişlerdir. [1, 2, 6, 7].
Şekil 2.8. Đki parçalı rotor tasarımı
Literatürde yer alan bir diğer tasarım da Şekil 2.9’da verilmiştir. Bu çalışmada, 5 farklı rotor tipinin akı zayıflatma performansları incelenmiştir. Đncelenen motor tiplerinden biri de aksiyel lamine edilmiş tabakalar arasına ince esnek mıknatısların yerleştirilmesiyle elde edilen rotor tasarımıdır. Şekil 2.9’da tabakalar arasına yapıştırılmış mıknatıslar görülmektedir [10].
Şekil 2.9. Aksiyel lamine edilmiş tabakalar arasına esnek mıknatısların yerleştirilmesiyle elde edilen 4 kutuplu tasarım
Şekil 2.10’daki çalışmada radyal lamine edilmiş tabakalardaki akı bariyerlerine esnek mıknatıslar yerleştirilmiş bir başka rotor tasarımı görülmektedir. Bu rotor tasarımının kullanıldığı çalışmada, mıknatıs destekli relüktans motorunun dinamik kontrolü gerçekleştirilmiştir [17].
Şekil 2.10. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına esnek mıknatısların yerleştirilmesiyle elde edilen 6 kutuplu tasarım
Radyal lamine edilmiş tabakalar arasındaki akı bariyerlerine uygun boyutlu mıknatısların yerleştirilmesi ile elde edilen rotor tasarımları da karşılaşılan diğer tipteki çalışmalardır. Şekil 2.11’de görülen motor yapısı, akı bariyerleri içerisine mıknatısların yerleştirildiği 12 kutuplu radyal lamine rotorlu bir tasarımdır. Bu yapı, elektrikli araçlarda kullanılmak üzere tasarlanmış ve imal edilmiştir [11].
Şekil 2.11. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına mıknatısların yerleştirildiği 12 kutuplu rotor yapısı
Şekil 2.12’de ise, radyal lamine edilmiş rotor tasarımlarına mıknatısların eklenmesiyle oluşan mıknatıs destekli relüktans motorlarına ait literatürdeki çeşitli rotor yapılarına yer verilmiştir [12, 13, 16, 18, 19].
(a) (b)
(c)
(d)
Şekil 2.12. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına mıknatısların yerleştirildiği 4 kutuplu rotor yapıları
Şekil 2.12 (a)’da verilen rotor tasarımının kullanıldığı çalışmada, rotorda bulunan akı bariyerlerinin yeri ve sayısının motor performansı üzerine olan etkisi incelenmiştir [12, 16]. Şekil 2.12 (b)’deki tasarım, sensörsüz durumda, konum bilgisinin tahmin edilmesinde hatalara neden olan karşılıklı doyma etkisinin incelendiği çalışmada prototip olarak kullanılmıştır [13]. Şekil 2.12 (c)’de verilen tasarımlarda, mıknatısların yerinin motor üzerindeki etkileri araştırılmıştır [18]. Şekil 2.12 (d)’de
ise, 3 farklı rotor tipinin ortalama moment ve moment titreşimleri incelenerek, birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları sunulmuştur [19].
Şekil 2.13. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına mıknatısların yerleştirildiği 8 kutuplu rotor yapısı
Şekil 2.13’te verilen rotor tipi, elektrikli araçlarda kullanılmak üzere tasarlanmış ve moment ve akı kontrolü sensörsüz olarak gerçekleştirilmiştir [14].
Şekil 2.14. Akı yönlendirmeli relüktans motoruna mıknatısların ilave edilmesiyle oluşturulmuş 2 kutuplu rotor yapısı
Şekil 2.14’te görülen rotor yapısının tasarımı yapılırken ilk olarak relüktans kısmı için en uygun rotor tasarımı yapılmış, daha sonra rotora mıknatıslar yerleştirilmiştir. Bu durumda Ld/Lq oranının salt relüktans motoruna göre daha fazla olduğu
Literatürde yer alan mıknatıs destekli relüktans motorları incelendiğinde değişik rotor yapısına sahip motorlar ile karşılaşılmaktadır. Bu tasarımlardaki ortak nokta, motorların senkron makina prensibi ile çalıştırılmasıdır.
2.3. Önerilen Aksiyel Lamine Relüktans ve Mıknatıs Rotorlu Hibrit Motor Yapısı Doktora tez çalışmasında önerilen motor, yapısal olarak mıknatıs ve relüktans olmak üzere birbirinden bağımsız iki ayrı kısımdan oluşmaktadır. Mıknatıs ve relüktans kısımları rotor üzerinde bir araya gelerek, motorun hibrit özellik kazanmasını sağlamaktadır. Bu yapılar, rotor mili üzerinde stator boyunca sıralanabilmekte ve bu sayede rotor üzerindeki hibritleşme oranı değiştirilebilmektedir [22].
2.3.1. Mıknatıs kısmı
Mıknatıs kısmı 6 parça halinde tasarlanmıştır. Mıknatıs malzeme olarak yüksek enerjili NdFeB mıknatıslar tercih edilmiştir. Mıknatıslar rotor üzerine açılmış dikdörtgen şekilli oyuklara yerleştirilmiştir. Mıknatısların kendi üzerlerinden kısa devre olarak faydalı akıyı azaltmasını önlemek amacıyla, oyuklar arasında hava boşlukları bırakılmıştır. Bu kısım hibrit motorun mıknatıs momentini üretmektedir. Mıknatıs parçalarının CAD tabanlı tasarım çizimi Şekil 2.15’te verilmiştir.
Şekil 2.15. Mıknatıs parçalarının CAD tabanlı tasarım çizimi
Relüktans kısmı da, mıknatıslı kısım gibi 6 parça olarak tasarlanmıştır. Relüktans kısmında yüksek Ld/Lq oranının elde edildiği aksiyel lamine rotor yapısı tercih
edilmiştir. Aksiyel lamine rotor yapısında relüktans momentinin elde edilebilmesi amacıyla bir yönde akının rahat geçebileceği manyetik yollar oluşturulurken, bir yönde ise akının geçişini zorlaştıracak bariyerler oluşturulur. Bu sayede rotorun bir konumu için minimum endüktans, bir diğer konumu için ise maksimum endüktans değerleri oluşur. Bu iki büyüklük arasındaki oranın büyük olması relüktans momentini önemli ölçüde etkiler. Bu amaçla relüktans kısmını oluşturabilmek için manyetik ve manyetik olmayan malzemeler aracılığıyla aksiyel lamine rotor yapısı elde edilmiştir. Relüktans kısmı oluşturan relüktans parçalarının CAD tabanlı tasarım çizimi Şekil 2.16’da görülmektedir.
Şekil 2.16. Relüktans parçalarının CAD tabanlı tasarım çizimi
Mıknatıs ve relüktans parçaları rotor üzerinde değişik sayıda bir araya gelerek farklı hibritleşme oranlarını oluşturmaktadır. Rotor uzunluğu boyunca en fazla 6 parça sıralanabilmektedir. Bu sayede tamamen mıknatıs, tamamen relüktans ve mıknatıs ile relüktans kısımlarının içinde bulunduğu 5 farklı hibritleşme ile 7 farklı rotor tipi incelenebilmektedir [22].
Rotorun bir başka özelliği, rotor mili üzerinde aralarında mekanik olarak 5˚ bulunan dişlerin açılmış olmasıdır. Bu dişlerin karşılığı mıknatıs ve relüktans kısımlarında da bulunmaktadır. Bu sayede mıknatıs ve relüktans parçaları mekanik olarak 5˚lik
adımlarla birbirlerine göre döndürülebilmektedir. Hibrit rotor yapısının prensip şeması Şekil 2.17’de görülmektedir.
Şekil 2.17. Hibrit rotor yapısının prensip şeması
Prensip şemasından görüldüğü gibi mıknatıs ve relüktans kısımları arasındaki mekanik açı β olarak adlandırılmaktadır.
2.4. Literatürde Yer Alan Mıknatıs Destekli Relüktans Motorları ile Önerilen Hibrit Motor Yapısının Karşılaştırılması
Doktora tez çalışmasında önerilen hibrit motor yapısı, literatürde bulunan yapısal olarak benzer motor tipleri ile karşılaştırıldığında önemli farklılıklar ortaya çıkmaktadır. Doktora tez konusu ile benzer çalışma konuları, mıknatıs destekli relüktans motorları ve iç mıknatıslı makinalardır. Bu iki motor tipinde de ortak nokta makinanın rotorunun mıknatıs ve relüktans momentini birlikte üretme yeteneğine