Aksiyel lamine relüktans ve mıknatıs rotorlu hibrit makinanın tasarımı ve uygulaması

(1)

KOCAELĐ ÜNĐVERSĐTESĐ

FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ

ELEKTRĐK MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI

DOKTORA TEZĐ

AKSĐYEL LAMĐNE RELÜKTANS ve MIKNATIS ROTORLU

HĐBRĐT MAKĐNANIN TASARIMI ve UYGULAMASI

Esra KANDEMĐR BEŞER

(2)

(3)

ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR

Gelişen teknoloji ile birlikte endüstrinin her alanında elektrik motorlarına olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Artan ihtiyaçlar doğrultusunda bu alanda yapılan çalışmalar devam etmekte ve var olan motorlar üzerinde yapılan iyileştirme çalışmalarına ek olarak yeni nesil motorların tasarımları devam etmektedir.

Mıknatıslı motorlar ve relüktans motorları günümüzde literatürde hala üzerinde çalışılan popüler konulardır. Her iki tip makinanın da farklı uygulamalar için birbirlerine göre önemli üstünlükleri bulunmaktadır. Bu iki farklı tip makinanın birleşiminden yararlanarak, üstünlüklerini bir araya getirme fikri farklı uygulamalara cevap niteliğindeki mıknatıs destekli relüktans motorlarını ortaya çıkarmıştır. Bu başlık son yıllarda literatürde dikkati çeken konular arasında yer almaktadır.

Yapılan literatür incelemesi sonucunda elde edilen kazanımlardan yola çıkarak literatüre farklı bir bakış açısı getirebilmek amacıyla gerçekleştirilen doktora tez çalışmasının ileride yapılacak olan çalışmalar için alt yapı oluşturması hedeflenmiştir.

Tez çalışmalarım süresince her konuda beni destekleyen ve fikirleri ile bana yol gösteren tez danışmanım Yrd.Doç.Dr. Sabri ÇAMUR’a, tezin her aşamasına katkı sağlayan değerli hocam Yrd.Doç.Dr. Birol ARĐFOĞLU’na, tez çalışmam esnasında beni yönlendiren değerli hocam Prof.Dr. Oruç BĐLGĐÇ’e, tez çalışmamın her aşamasında bana katkı sağlayan ve destek olan değerli eşim ve mesai arkadaşım Yrd.Doç.Dr. Ersoy BEŞER’e, tezimin tüm bölümlerini dikkat ve özenle okuyarak düzeltilmesine katkıda bulunan değerli hocam Yrd.Doç.Dr. Ali Bekir YILDIZ’a mesai arkadaşlarım Arş.Gör. Korhan KARAARSLAN, Arş.Gör. Murat ÜNLÜ, Uzm. Abdülvehhab KAZDALOĞLU’na, sabır ve desteklerinden dolayı babam Sedat KANDEMĐR, annem Nalan KANDEMĐR ve kardeşim Emre KANDEMĐR’e teşekkür ederim.

(4)

ĐÇĐNDEKĐLER

ÖNSÖZ ...i

ĐÇĐNDEKĐLER... ii

ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ ...v

TABLOLAR DĐZĐNĐ ...xi

SĐMGELER DĐZĐNĐ ve KISALTMALAR ...xii

ÖZET ...xiv

ABSTRACT ...xv

GĐRĐŞ ...1

1. LĐTERATÜR ÇALIŞMASI ...4

2. MIKNATIS DESTEKLĐ RELÜKTANS MOTORLARI...17

2.1. Giriş ...17

2.2. Mıknatıslı, Relüktans ve Mıknatıs Destekli Relüktans Motorları...17

2.2.1. Mıknatıslı senkron motorlar...17

2.2.2. Fırçasız doğru akım motorları (FDAM) ...18

2.2.3. Anahtarlamalı relüktans motorları (ARM) ...21

2.2.4. Senkron relüktans motorları (SRM) ...23

2.2.4.1. Klasik (çıkık kutuplu) rotor tasarımı...23

2.2.4.2. Radyal lamine edilmiş rotor tasarımı ...23

2.2.4.3. Aksiyel lamine edilmiş rotor tasarımı ...24

2.2.5. Mıknatıs destekli relüktans motorları ...25

2.2.5.1. Literatürde yer alan mıknatıs destekli relüktans motorları...26

2.3. Önerilen Aksiyel Lamine Relüktans ve Mıknatıs Rotorlu Hibrit Motor Yapısı...31

2.3.1. Mıknatıs kısmı...31

2.3.2. Relüktans kısmı ...31

2.4. Literatürde Yer Alan Mıknatıs Destekli Relüktans Motorları ile Hibrit Motor Yapısının Karşılaştırılması...33

3. AKSĐYEL LAMĐNE RELÜKTANS ve MIKNATIS ROTORLU HĐBRĐT MAKĐNANIN MANYETĐK ANALĐZ ÇALIŞMALARININ GERÇEKLEŞTĐRĐLMESĐ ...36

3.1. Giriş...36

3.2. Mıknatıs Kısmının Manyetik Analiz Çalışmalarının Gerçekleştirilmesi...36

3.2.1. Mıknatıs kısmı için manyetik analiz sonuçlarının karşılaştırılması ve hibrit motordaki mıknatıs kısmına ait rotor geometrisinin belirlenmesi ...47

3.3. Relüktans Kısmının Manyetik Analiz Çalışmalarının Gerçekleştirilmesi ...51

3.3.1. Relüktans kısmı için manyetik analiz sonuçlarının karşılaştırılması ve hibrit motordaki relüktans kısmına ait rotor geometrisinin belirlenmesi ...59

3.4. Hibrit Motorun Manyetik Analiz Çalışmalarının Gerçekleştirilmesi ...61

4. AKSĐYEL LAMĐNE RELÜKTANS ve MIKNATIS ROTORLU HĐBRĐT MAKĐNANIN MATEMATĐKSEL MODELĐNĐN OLUŞTURULMASI, PARAMETRELERĐNĐN ÖLÇÜLMESĐ ve SĐMÜLASYONU ...65

(5)

4.1. Giriş...65

4.2. Mıknatıslı Motorun a,b,c Faz Sistemindeki Matematiksel Modeli...65

4.2.1. Deneysel yöntemler ile mıknatıslı makinanın

[ ]

L ve ∂λmi/∂θr parametrelerinin belirlenmesi...69

4.2.1.1. Mıknatıslı makinanın öz ve karşılıklı endüktans parametrelerinin ölçülmesi...69

4.2.1.2. Mıknatıslı makinanın ∂λmi/∂θr parametresinin ölçülmesi...73

4.3. Aksiyel Lamine Relüktans Motorun a,b,c Faz Sistemindeki Matematiksel Modeli...75

4.3.1. Aksiyel lamine relüktans makinanın öz ve karşılıklı endüktans parametrelerinin ölçülmesi...77

4.4. Aksiyel Lamine Relüktans ve Mıknatıs Rotorlu Hibrit Motorun a,b,c Faz Sistemindeki Matematiksel Modeli ...79

4.5. Aksiyel Lamine Relüktans ve Mıknatıs Rotorlu Hibrit Motorun Simülasyon Çalışmaları...81

4.5.1. Hibrit motorun çalışma prensibi...81

4.5.2. Hibrit motorun simülasyon çalışmaları...83

4.5.3. Simülasyon sonuçları...85

4.5.3.1. Mıknatıslı motorun simülasyon sonuçları ...85

4.5.3.2. Aksiyel lamine relüktans motorun simülasyon sonuçları...86

4.5.3.3. Hibrit1 (%83Mıknatıs-%17Relüktans) motorunun simülasyon sonuçları ...87

5. TASARLANAN AKSĐYEL LAMĐNE RELÜKTANS ve MIKNATIS ROTORLU HĐBRĐT MOTOR ve SÜRÜCÜSÜ...94

5.1. Giriş...94

5.2. Tasarlanan Aksiyel Lamine Relüktans ve Mıknatıs Rotorlu Hibrit Motorun Prototipi...94

5.2.1. Statorun gerçeklenmesi...94

5.2.2. Motor gövde ve kapaklarının gerçeklenmesi ...95

5.2.3. Stator sarımının gerçeklenmesi ...96

5.2.4. Rotor mıknatıs parçalarının gerçeklenmesi...97

5.2.5. Rotor relüktans parçalarının gerçeklenmesi...99

5.2.6. Rotor milinin gerçeklenmesi ...102

5.2.7. Hibrit rotor yapısının oluşturulması ...103

5.3. Aksiyel Lamine Relüktans ve Mıknatıs Rotorlu Hibrit Motorun Sürücüsü ...106

5.3.1. Sürücü güç devresi...107

5.3.2. Sürücünün kontrol devresi ...108

6. DENEYSEL ÇALIŞMALAR...113

6.1. Giriş...113

(6)

6.3. Yükte Çalışma Deneyleri...136

6.3.1. Mıknatıslı motorun yükte çalışma deneyleri...137

6.3.2. Aksiyel lamine relüktans motorun yükte çalışma deneyleri ...138

6.3.3. Aksiyel lamine relüktans ve mıknatıs rotorlu hibrit motorun yükte çalışma deneyleri...139

6.3.3.1. Hibrit1 (%83Mıknatıs-%17Relüktans) motorunun yükte çalışma deneyleri ...139

6.4. Deneysel Sonuçların Simülasyon Sonuçları ile Karşılaştırılması...145

7. BULGULAR ve TARTIŞMA ...149

8. SONUÇLAR ve ÖNERĐLER ...154

KAYNAKLAR...160

KĐŞĐSEL YAYINLAR ve ESERLER...163

(7)

ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ

Şekil 2.1. Mıknatısların (a) rotor dış yüzeyine (b) rotor iç yüzeyine (c) rotor

içerisine yerleştirildiği tasarım örnekleri ...18

Şekil 2.2. Temel fırçasız doğru akım motor sistemi ...19

Şekil 2.3. Faz akımlarının ideal değişimi, hareket gerilimleri ve sabit çıkış gücü ...20

Şekil 2.4. (a) 3 fazlı (b) 4 fazlı ARM motor yapıları ...21

Şekil 2.5. Çıkık kutuplu rotor tasarımları...23

Şekil 2.6. Radyal lamine edilmiş rotor tasarımları ...23

Şekil 2.7. Aksiyel lamine edilmiş rotor tasarımları ...24

Şekil 2.8. Đki parçalı rotor tasarımı ...27

Şekil 2.9. Aksiyel lamine edilmiş tabakalar arasına esnek mıknatısların yerleştirilmesiyle elde edilen 4 kutuplu tasarım...27

Şekil 2.10. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına esnek mıknatısların yerleştirilmesiyle elde edilen 6 kutuplu tasarım...28

Şekil 2.11. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına mıknatısların yerleştirildiği 12 kutuplu rotor yapısı...28

Şekil 2.12. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına mıknatısların yerleştirildiği 4 kutuplu rotor yapıları ...29

Şekil 2.13. Radyal lamine edilmiş tabakalar arasına mıknatısların yerleştirildiği 8 kutuplu rotor yapısı...30

Şekil 2.14. Akı yönlendirmeli relüktans motoruna mıknatısların ilave edilmesiyle oluşturulmuş 2 kutuplu rotor yapısı ...30

Şekil 2.15. Mıknatıs parçalarının CAD tabanlı tasarım çizimi ...31

Şekil 2.16. Relüktans parçalarının CAD tabanlı tasarım çizimi...32

Şekil 2.17. Hibrit rotor yapısının prensip şeması ...33

Şekil 3.1. Tasarım A’nın çizim programındaki görüntüsü...37

Şekil 3.2. Tasarım A’nın 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekli...38

Şekil 3.3. Tasarım A’nın farklı stator burulma açıları için 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...39

Şekil 3.4. Tasarım A’nın 1500d/dak rotor hızındaki bir fazda endüklenen zıt EMK dalga şekli...40

Şekil 3.5. Tasarım A’nın akı dağılımlarının manyetik analiz programındaki görüntüsü...40

Şekil 3.6. Tasarım B’nin çizim programındaki görüntüsü. ...41

Şekil 3.7. Tasarım B’nin 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekli...42

Şekil 3.8. Tasarım B’nin farklı stator burulma açıları için 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...42

Şekil 3.9. Tasarım B’nin 1500d/dak rotor hızındaki bir fazda endüklenen zıt EMK dalga şekli...43

Şekil 3.10. Tasarım B’nin akı dağılımlarının manyetik analiz programındaki görüntüsü...43

Şekil 3.11. Tasarım B’nin akı dağılımlarının manyetik analiz programındaki detaylı görüntüsü ...44

(8)

Şekil 3.12. Tasarım C’nin çizim programındaki görüntüsü...44 Şekil 3.13. Tasarım C’nin 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga

şekli...45 Şekil 3.14. Tasarım C’nin farklı stator burulma açıları için 20A akım

değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...45 Şekil 3.15. Tasarım C’nin 1500d/dak rotor hızındaki bir fazda endüklenen

zıt EMK dalga şekli ...46 Şekil 3.16. Tasarım C’nin akı dağılımlarının manyetik analiz programındaki

görüntüsü...46 Şekil 3.17. Tasarım C’nin akı dağılımlarının manyetik analiz programındaki

detaylı görüntüsü ...47 Şekil 3.18. Tasarım A, B ve C’nin stator burulmadığı durumda 1500d/dak

rotor hızında hesaplanan zıt EMK dalga şekilleri ...47 Şekil 3.19. Tasarım A, B ve C’nin stator burulmadığı durumdaki 20A akım

değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...48 Şekil 3.20. Tasarım A, B ve C’nin statorun 15˚ burulduğu durumda 20A akım

değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...49 Şekil 3.21. Tasarım A, B ve C’nin statorun 15˚ burulması durumunda

1500d/dak rotor hızında hesaplanan zıt EMK dalga şekilleri...49 Şekil 3.22. Tasarım C’nin statorun 15˚ burulduğu durumda 10A, 20A ve 40A

akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...51 Şekil 3.23. a= 1mm, b=3mm olan relüktans rotor tasarımının ve statorun çizim

programındaki görüntüsü...52 Şekil 3.24. a=1mm, b=3mm olan relüktans rotor tasarımının 20A akım

değerinde hesaplanan moment dalga şekli...54 Şekil 3.25. a=1mm, b=3mm olan relüktans rotor tasarımının rotorun bir

konumu için akı dağılımları ...54 Şekil 3.26. a=1mm, b=3mm olan relüktans rotorunun farklı stator burulma

açıları için 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri ...55 Şekil 3.27. a=b=1mm olan relüktans rotor tasarımının ve statorun çizim

programındaki görüntüsü...55 Şekil 3.28. a=b=1mm olan relüktans rotor tasarımının 20A akım değerinde

hesaplanan moment dalga şekli...56 Şekil 3.29. a=b=1mm olan relüktans rotor tasarımının rotorun bir konumu için

akı dağılımları ...56 Şekil 3.30. a=b=1mm olan relüktans rotorunun farklı stator burulma açıları için

20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri ...57 Şekil 3.31. a=1mm, b=0.5mm olan relüktans rotor tasarımının ve statorun çizim

programındaki görüntüsü...57 Şekil 3.32. a=1mm, b=0.5mm olan relüktans rotor tasarımlarının hesaplanan

moment dalga şekli...58 Şekil 3.33. a=1mm, b=0.5mm olan relüktans rotor tasarımının akı dağılımları ...58 Şekil 3.34. a=1mm, b=0.5mm olan relüktans rotorunun farklı stator burulma

açıları için 20A akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri ...59 Şekil 3.35. Üç farklı relüktans rotorunun stator burulmadığı durumdaki 20A

akım değerinde hesaplanan moment dalga şekilleri...59 Şekil 3.36. Üç farklı relüktans rotorunun statorun 15˚ burulduğu durumda 20A

(9)

Şekil 3.37. a=b=1mm olarak seçilen relüktans rotorunun statorun 15˚ burulduğu durumda 10A, 20A ve 40A akım değerinde hesaplanan

moment dalga şekilleri...61 Şekil 3.38. Hibrit1 motorunun farklı β değerleri için analiz sonuçlarından elde

edilen moment dalga şekilleri ...62 Şekil 3.39. Hibrit2 motorunun farklı β değerleri için analiz sonuçlarından elde

edilen moment dalga şekilleri ...64 Şekil 4.1. Mıknatıslı motorda a faz sargısı için ölçülen ve Fourier dönüşümü

ile modellenen öz endüktansın rotor konumuna bağlı değişimi...72 Şekil 4.2. Mıknatıslı motorda b-c faz sargıları için ölçülen ve Fourier

dönüşümü ile modellenen karşılıklı endüktansın rotor konumuna bağlı değişimi ...72 Şekil 4.3. Üç farklı devir sayısı için elde edilen hareket gerilimleri ...74 Şekil 4.4. ∂λma/∂θr’nin rotor konumuna bağlı değişimi ...75

Şekil 4.5. Relüktans motorda a faz sargısı için ölçülen ve Fourier dönüşümü ile modellenen öz endüktansın rotor konumuna bağlı değişimi...78 Şekil 4.6. Relüktans motorda b-c faz sargıları için ölçülen ve Fourier

dönüşümü ile modellenen karşılıklı endüktansın rotor konumuna bağlı değişimi ...78 Şekil 4.7. Hibrit motor sisteminin eşdeğer devresi...84 Şekil 4.8. Mıknatıslı motorun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve

faz akımının zamana bağlı değişiminin simülasyon sonucu...85 Şekil 4.9. Mıknatıslı motorun simülasyon sonucunda elde edilen devir

sayısı-moment karakteristiği ...86 Şekil 4.10. Aksiyel lamine relüktans motorun 9Nm yük momenti durumunda

faz gerilimi ve faz akımının zamana bağlı değişiminin simülasyon

sonucu ...86 Şekil 4.11. Aksiyel lamine relüktans motorun simülasyon sonucunda elde

edilen devir sayısı-moment karakteristiği...87 Şekil 4.12. Hibrit1 motorunun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve

faz akımının zamana bağlı değişiminin simülasyon sonucu...87 Şekil 4.13. Hibrit1 motorunun simülasyon sonucunda elde edilen devir

sayısı-moment karakteristiği ...88 Şekil 4.14. Hibrit2 motorunun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve

(10)

Şekil 4.19. Hibrit4 motorunun simülasyon sonucunda elde edilen devir

sayısı-moment karakteristiği ...91

Şekil 4.20. Hibrit5 motorunun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve faz akımının zamana bağlı değişiminin simülasyon sonucu...91

Şekil 4.21. Hibrit5 motorunun simülasyon sonucunda elde edilen devir sayısı-moment karakteristiği ...92

Şekil 4.22. Mıknatıs, relüktans ve hibrit motorların simülasyon sonucunda elde edilen devir sayısı-moment karakteristikleri ...92

Şekil 5.1. Stator saclarının görüntüsü ...94

Şekil 5.2. Tasarlanan yardımcı kaide ve stator saclarının kaide üzerindeki görüntüsü ...95

Şekil 5.3. Gövde ve kapakların tasarım çizimleri...96

Şekil 5.4. Gövde ve kapakların fotoğrafları ...96

Şekil 5.5. Sarım işleminden sonra statorun görüntüsü...97

Şekil 5.6. Mıknatıs parçalarının tasarım çizimleri...98

Şekil 5.7. Lazer kesimi yapılmış mıknatıs kısmına ait parçaların ve oluşturulan bloğun görüntüsü...98

Şekil 5.8. Mıknatıs parçalarının farklı yönlerden görünüşü...99

Şekil 5.9. Relüktans parçalarının tasarım çizimleri ...100

Şekil 5.10. Sac parçalarının kıvrılma işleminden sonraki hali ...100

Şekil 5.11. Lazer kesimi yapılmış relüktans kısmına ait parçaların ve oluşturulan bloğun görüntüsü...101

Şekil 5.12. Sac parçalarının taşıyıcı bloğa yerleştirilmeden önceki ve sonraki görüntüsü...101

Şekil 5.13. Relüktans parçalarının işlenmeden önce rotor mili üzerindeki görüntüsü ...102

Şekil 5.14. Relüktans parçalarının farklı yönlerden görünüşü ...102

Şekil 5.15. Rotor milinin tasarım çizimi ...103

Şekil 5.16. Rotor milinin fotoğrafı ...103

Şekil 5.17. Mıknatıs, relüktans parçaları ve rotor milinin görüntüsü ...103

Şekil 5.18. Hibrit rotor yapısının prensip şeması ...105

Şekil 5.19. %50 mıknatıs, %50 relüktans birleşimindeki rotorun motor gövdesi ile birlikte görüntüsü...105

Şekil 5.20. Elektronik komütasyonlu hibrit motor sisteminin prensip şeması...107

Şekil 5.21. Sürücü güç devresi ...107

Şekil 5.22. Sistemin detaylandırılmış prensip şeması...109

Şekil 5.23. Evirici kontrol devresinin fotoğrafı...110

Şekil 5.24. Evirici güç devresinin fotoğrafı ...110

Şekil 5.25. Evirici güç devresinin üstten görünüşü ...111

Şekil 5.26. Sürücü panosunun değişik yönlerden görünüşü...112

Şekil 6.1. Deney setinin ve motor prototipinin görüntüsü . ...113

Şekil 6.2. Mıknatıslı motora ait statik moment ölçümleri...115

Şekil 6.3. Relüktans motora ait statik moment ölçümleri ...115

Şekil 6.4. Mıknatıslı motorun 120˚ iletim durumunda ürettiği moment değerleri ...116

Şekil 6.5. Relüktans motorun 120˚ iletim durumunda ürettiği moment değerleri ...116

Şekil 6.6. Hibrit1 motorunun 120˚ iletim durumunda 20A akım değerinde ve farklı β değerlerinde ürettiği moment dalga şekli ...118

(11)

Şekil 6.7. Hibrit1 motorunun 120˚ iletim durumunda 40A akım değerinde ve farklı β değerlerinde ürettiği moment dalga şekli ...118 Şekil 6.8. Hibrit2 motorunun 120˚ iletim durumunda 20A akım değerinde ve

farklı β değerlerinde ürettiği moment dalga şekli. ...119 Şekil 6.9. Hibrit2 motorunun 120˚ iletim durumunda 40A akım değerinde ve

farklı β değerlerinde ürettiği moment dalga şekli ...119 Şekil 6.10. Hibrit3 motorunun 120˚ iletim durumunda 20A akım değerinde ve

farklı β değerlerinde ürettiği moment dalga şekli ...123 Şekil 6.16. 5A akım değeri ve farklı β değerleri için elde edilen (a) Ortalama

moment ve (b) Moment salınımı eğrileri...125 Şekil 6.17. 10A akım değeri ve farklı β değerleri için elde edilen (a) Ortalama

moment ve (b) Moment salınımı eğrileri...130 Şekil 6.22. Hibrit1 motorunun farklı akım ve β değerlerinde elde edilen

(a) Maksimum moment (b) Ortalama moment ve (c) Moment

salınımı eğrileri ...131 Şekil 6.23. Hibrit2 motorunun farklı akım ve β değerlerinde elde edilen

salınımı eğrileri ...134 Şekil 6.27. Hibrit1 motoru için elde edilen (a) Mort-β (b) Mort-Akım eğrileri ...135

Şekil 6.28. Mıknatıslı motorun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve faz akımının zamana bağlı değişimi ...137

(12)

Şekil 6.29. Mıknatıslı motorun devir sayısı-moment karakteristiği ...137 Şekil 6.30. Aksiyel lamine relüktans motorun 9Nm yük momenti durumunda

faz gerilimi ve faz akımının zamana bağlı değişimi...138 Şekil 6.31. Aksiyel lamine relüktans motorun devir sayısı-moment

karakteristiği...138 Şekil 6.32. Hibrit1 motorunun 9Nm yük momenti durumundaki faz gerilimi

ve faz akımının zamana bağlı değişimi (β=-20°)...139 Şekil 6.33. Hibrit1 motorunun devir sayısı-moment karakteristiği ...140 Şekil 6.34. Hibrit2 motorunun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve

faz akımının zamana bağlı değişimi (β=-20°)...140 Şekil 6.35. Hibrit2 motorunun devir sayısı-moment karakteristiği ...141 Şekil 6.36. Hibrit3 motorunun 9Nm yük momenti durumunda faz gerilimi ve

faz akımının zamana bağlı değişimi (β=-20°)...143 Şekil 6.41. Hibrit5 motorunun devir sayısı-moment karakteristiği ...144 Şekil 6.42. Mıknatıs, relüktans ve hibrit motorların devir sayısı-moment

karakteristikleri deneysel sonuçları ...144 Şekil 6.43. Mıknatıslı motorun 20A akım değerinde ürettiği momentin analiz

ve deney sonuçları ...145 Şekil 6.44. Relüktans motorun 20A akım değerinde ürettiği momentin analiz

ve deney sonuçları ...146 Şekil 6.45. Relüktans motorun 20A akım değerinde ürettiği momentin analiz

ve deney sonuçları ...148 Şekil 7.1. Mıknatıs, relüktans ve hibrit motorların devir sayısı-moment

karakteristiklerinin 300V bara gerilimindeki simülasyon sonuçları ...152 Şekil 7.2. Mıknatıs, relüktans ve hibrit motorların moment-akım

karakteristiklerinin 300V bara gerilimindeki simülasyon sonuçları ...152 Şekil 7.3. Mıknatıs, relüktans ve hibrit motorların çıkış gücü-moment

(13)

TABLOLAR DĐZĐNĐ

Tablo 3.1. Hibrit motor tipleri ve motor isimleri...62

Tablo 4.1. Rotor konumuna bağlı anahtarlama sırası ...84

Tablo 5.1. Rotor hibritleşme oranları ve motor isimleri ...104

Tablo 5.2. Hibrit motora ait tasarım parametreleri ...106

Tablo 6.1. Mıknatıs ve relüktans motorlarının ortalama moment ve moment salınımı değerleri ...117

Tablo 6.2. Hibrit motorlarda maksimum moment ve maksimum ortalama moment değerleri için kabul edilebilir β aralıkları...135

Tablo 6.3. 20A akım değerinde farklı β açılarında elde edilen Mort için deneysel ve manyetik analiz sonuçlarının karşılaştırılması...147

Tablo 6.4. 20A akım değerinde farklı β açılarında elde edilen Mmaks için deneysel ve manyetik analiz sonuçlarının karşılaştırılması...147

(14)

SĐMGELER DĐZĐNĐ ve KISALTMALAR

D : Dış çap, (m)

d : Đç çap, (m)

ei : i faz sargısında oluşan hareket gerilimi, (V)

f : Frekans, (Hz)

h : Mıknatıslı kısmın yüzdelik oranı 1-h : Relüktans kısmının yüzdelik oranı Ia , Ib , Ic : Faz akımları, (A)

Im : Mıknatıslanma akımı, (A)

J : Makinanın miline indirgenmiş eylemsizlik momenti, (kgm2)

ℓ : Uzunluk, (m)

Ld : Boyuna endüktans, (H)

Lii : i faz sargısının öz endüktansı, (H)

Lij : i ve j sargıları arasındaki karşılıklı endüktans, (H)

Lmii : Mıknatıslı makinada i faz sargısının öz endüktansı, (H)

Lmij : Mıknatıslı makinada i ve j faz sargıları arasındaki karşılıklı

endüktans, (H)

Lrii : Relüktans makinada i faz sargısının öz endüktansı, (H)

Lrij : Relüktans makinada i ve j faz sargıları arasındaki karşılıklı

endüktans, (H) Lq : Enine endüktans, (H)

Me : Elektromanyetik moment, (Nm)

Mhibrit : Hibrit motorların ürettiği moment, (Nm)

Mm : Mıknatıslı motorun ürettiği moment, (Nm)

Mmaks : Maksimum moment, (Nm)

Mort : Ortalama moment, (Nm)

Mr : Relüktans motorunun ürettiği moment, (Nm)

Ms : Moment salınımı

My : Yük momenti, (Nm)

n : Devir sayısı, (d/dak) p : Kutup çifti sayısı

QM : Mıknatıslanma reaktansına ait reaktif güç, (VAr)

QT : Toplam reaktif güç, (VAr)

Qσ : Kaçak reaktansa ait reaktif güç, (VAr)

Ra, Rb, Rc : Stator sargı dirençleri, (ohm)

Rs : Bir fazın direnci, (ohm)

Va,Vb,Vc : Faz gerilimleri, (V)

Xd : Boyuna reaktans, (ohm)

Xii : i sargısının reaktansı, (ohm)

Xij : i ve j sargıları arasındaki karşılıklı reaktans, (ohm)

XM : Mıknatıslanma reaktansı, (ohm)

Xq : Enine reaktans, (ohm)

Xσ : Kaçak reaktans, (ohm)

(15)

β : Mıknatıs ve relüktans kısımları arasındaki mekanik açı, (˚) θr : Rotor konumu, (rad)

λa, λb, λc : Faz sargılarının toplam akıları, (wb)

λmi : i faz sargısında mıknatıslar tarafından oluşturulan toplam akı, (wb)

ρ : Özgül kütle, (kg/dm3)

ωmek : Mekaniksel rotor açısal hızı (rad/s)

ωr : Elektriksel rotor açısal hızı, (rad/s)

Kısaltmalar

ABMM : Amper Başına Maksimum Moment ARM : Anahtarlamalı Relüktans Motoru EMK : Elektromotor Kuvvet

FDAM : Fırçasız Doğru Akım Motoru SRM : Senkron Relüktans Motoru

(16)

AKSĐYEL LAMĐNE RELÜKTANS VE MIKNATIS ROTORLU HĐBRĐT MAKĐNANIN TASARIMI VE UYGULAMASI

ÖZET

Bu tez çalışmasında, öncelikle literatürdeki mıknatıs destekli relüktans makinaları hakkında günümüze kadar yapılan çalışmalar incelenmiştir. Literatüre farklı bir bakış açısı getirmek ve yapılan çalışmalara katkı sağlamak amacıyla, aksiyel lamine relüktans ve mıknatıs rotorlu hibrit makinanın tasarımı gerçekleştirilmiştir. Önerilen hibrit makina yapısı mıknatıs ve relüktans olmak üzere birbirinden bağımsız, tek rotor mili üzerine yerleştirilmiş iki kısımdan oluşmaktadır. Mıknatıs ve relüktans kısımları ise 6 parça halinde üretilmiş bulunmaktadır. Bu parçaların rotor üzerinde farklı sayıda bir araya gelmesi neticesinde rotor üzerindeki hibritleşme oranı değiştirilebilmektedir. Hibrit makinanın bir başka önemli özelliği, mıknatıs ve relüktans kısımlarının birbirlerine göre konumlarının değiştirilebilmesidir. Bu sayede mıknatıs ve relüktans kısımlarının farklı hibritleşme oranlarında ve birbirlerine göre farklı konumda bulunmasıyla oluşan hibrit rotor yapıları incelenebilmektedir.

Bu amaçla ilk olarak hibrit makinada bulunan mıknatıs ve relüktans kısımlarının tasarımını gerçekleştirebilmek amacıyla manyetik analiz çalışmaları yapılmıştır. Yapılan manyetik analizlerden sonra, hibrit makinanın a,b,c faz sistemindeki matematiksel modeli oluşturulmuştur. Önerilen hibrit makinanın ve sürücü devresinin prototipi gerçekleştirilmiştir. Đmalatı gerçekleştirilen makinanın parametreleri ölçülmüş ve gerçeğe en yakın sonuçları elde edebilmek amacıyla ölçülen büyüklükler periyodik fonksiyonlar haline getirilerek makina modeli içine dahil edilmiştir. Oluşturulan makina modeli simülasyon yolu ile incelenmiştir. Motor prototipinin deneysel çalışmaları iki aşamalı olarak gerçekleştirilmiştir. Đlk olarak statik moment ölçümleri yapılmıştır. Mıknatıs ve relüktans kısımlarının rotor üzerinde farklı hibritleşme oranlarında ve farklı konumlarda bulunmasıyla oluşan rotor tiplerinde yapılan statik moment ölçümleri neticesinde, hibritleşme ve mıknatıs ve relüktans kısımlarının farklı durumda konumlandırılmasının motor momenti üzerine etkisi incelemiştir. Statik moment ölçümlerinden sonra farklı hibrit rotor yapıları kullanılarak oluşturulan motor tipleri, sürücü prototipi ile birlikte çalıştırılarak farklı yük durumundaki çalışması incelenmiş ve birbirleri ile karşılaştırılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Aksiyel Lamine, Hibrit Makina, Hibritleşme, Mıknatıs, Relüktans.

(17)

DESIGN AND APPLICATION OF A HYBRID MACHINE WITH AXIALLY LAMINATED RELUCTANCE AND MAGNET ROTOR

ABSTRACT

In this thesis, first, existing studies about permanent magnet assisted reluctance machines in the literature are examined. To bring a different viewpoint to the literature and make a contribution to the existing studies, design of a hybrid machine having an axially laminated reluctance and magnet rotor is realized. Proposed hybrid machine structure consists of two separate parts named as magnet and reluctance parts placed on the same rotor shaft. Both magnet and reluctance parts are manufactured as 6 pieces. These pieces can be arranged on the rotor in various numbers so that the rotor hybridization ratio can be modified. Another considerable feature of the hybrid machine is that the position of the parts can be modified with respect to each other. These features make it possible to examine various hybrid rotor types having different rotor hybridization ratio and different position of the magnet and reluctance parts.

For this purpose, magnetic analysis was carried out for designing the magnet and reluctance parts. After the magnetic analysis, a mathematical model of the hybrid machine is formed in terms of a,b,c phase system. Prototypes of the proposed hybrid machine and machine driver are manufactured. The parameters of the produced machine are measured, transformed into the periodical functions and included into the machine model to converge the real system. The machine model is studied through simulations.

Experimental studies for the motor prototype were realized by two steps. First, static torque measurements were carried out. As a result of static torque measurement of the rotors having different hybridization and different position of the magnet and reluctance parts, the effects of these parameters on the motor torque were examined. After the static torque measurements, motor types with various hybrid rotor structures were operated by the motor driver for different loaded conditions and compared to each other.

Keywords: Axially Laminated, Hybrid Machine, Hybridization, Magnet, Reluctance.

(18)

GĐRĐŞ

Teknolojinin gelişmesi ve endüstride yaşanan yeniliklere paralel olarak farklı özelliklere sahip tahrik motorlarına olan ihtiyaç giderek artmış ve literatürde motor çeşitlerini geliştirmeye yönelik çalışmalar hız kazanmıştır. Bu çalışmalar, var olan motor tiplerinin geliştirilmesine ek olarak, yeni ve daha üstün özelliklere sahip motorların tasarlanması ve üretilmesi olarak karşımıza çıkmaktadır.

Mıknatıslı motorlar ve relüktans motorları literatürdeki popüler konular arasında yer almaktadır. Bu tip motorlarla ilgili tasarımlar yıllardan beri geniş ölçüde gerçekleştirilmiş ve tartışılmıştır. Özellikle mıknatıs teknolojisindeki gelişmeler ve buna bağlı olarak mıknatıs fiyatlarının ucuzlaması ile birlikte mıknatıslı motorlara olan ilgi artmıştır. Mıknatıslı motorların literatürdeki uygulamaları sürekli mıknatıslı senkron motorlar ve fırçasız doğru akım motorları olarak iki grupta incelenmektedir. Mıknatıslı motorların nominal hızlardaki performanslarının oldukça iyi olmasına rağmen, çalışma hızı aralıkları dardır [1, 2].

Relüktans motorları rotorunda mıknatıs malzemenin olmadığı motor çeşitleri arasında yer alır. Rotorda mıknatısların olmaması demagnetizasyon riskini ortadan kaldırmakta ve bu motoru yüksek sıcaklıktaki uygulamalar için uygun kılmaktadır. Relüktans motorları isminden de anlaşılacağı gibi relüktans prensibi ile çalışan motorlardır. Literatürde relüktans motorları, anahtarlamalı relüktans motorları ve senkron relüktans motorları olarak iki başlık altında sıralanmaktadırlar. Anahtarlamalı relüktans motorları çıkık kutuplu stator ve rotor yapısından oluşur. Stator ve rotor kutup sayıları birbirinden farklı olarak tasarlanır. Senkron relüktans motorlarının rotor yapısı ise çıkık kutuplu, aksiyel veya radyal lamine edilmiş olarak tasarlanmaktadır. Aksiyel ve radyal lamine edilmiş rotor yapılarında yüksek Ld/Lq

oranı elde edilmektedir. Fakat bu tip makinalar yüksek akımlarda doyma etkisine maruz kalmaktadır [1, 2].

(19)

Mıknatıs destekli relüktans motorları, mıknatıslı motorların ve relüktans motorlarının en iyi yönlerini bir araya getirmek için tasarlanmış motorlar olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tip motorlar, yüksek güç yoğunluğu, yüksek güç faktörü, yüksek verim ve geniş çalışma hızı aralığı gibi oldukça iyi özelliklere sahip olduğundan, son yıllarda önem kazanan ve dikkat çeken konu başlığı haline gelmiştir [3, 4]. Bu tip motorlar, mıknatıs ve relüktans momentini oluşturacak iki farklı bileşeni içerdiğinden hibrit motor olarak isimlendirilebilirler. Bu makinaların rotor yapıları değişik şekillerde tasarlanabilir. Tasarımlardaki ortak nokta hem mıknatıs hem de relüktans momentinden yararlanabilmektir.

Doktora tez çalışmasının amaçları;

1. Literatürdeki mıknatıs destekli relüktans motorlarına alternatif olacak hibrit bir motor yapısı gerçekleştirmek,

2. Hibrit motoru oluşturan bileşenlerden mıknatıs ve relüktans oranlarını değiştirerek, rotor üzerindeki hibritleşmeyi değiştirebilmek ve farklı rotor yapılarını karşılaştırabilmek,

3. Rotordaki mıknatıs ve relüktans yapılarının birbirlerine göre konumlarının değiştirilmesini sağlamak ve bunun etkilerini inceleyebilmek,

4. Hibrit motoru, elektronik komütasyon yöntemi ile denetleyerek yöntemin etkilerini ve farklıklarını incelemek şeklinde sıralanabilir.

Bu amaçla, tezin birinci bölümünde konu ile ilgili literatürde yer alan çalışmalar incelenmiş, tezin özelliklerine ve amacına yer verilmiş, tezi oluşturan kısımların genel bir tanıtımı yapılmıştır.

Đkinci bölümde, literatürde yer alan doktora tez konusuna benzer motor çeşitlerine kısaca değinilmiş ve tasarlanan hibrit motorun kısaca tanıtımı yapılmıştır. Daha sonra literatürde yer alan benzer motor tipleri ile doktora tez çalışması için önerilen hibrit motor yapısı arasında karşılaştırmalar yapılmıştır.

Üçüncü bölümde, gerçeklenecek olan aksiyel lamine relüktans ve mıknatıs rotorlu hibrit makinanın manyetik analiz çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Manyetik analiz

(20)

çalışmalarında, mıknatıs ve relüktans kısmı için farklı özellikte rotor tipleri önerilmiştir. Önerilen rotor tipleri incelenmiş ve bu kısımlarda iyileştirmeler yapılmıştır. Đncelenen rotor tipleri arasından en uygun olanları seçilerek yapılan manyetik analiz çalışmaları hibrit rotor yapısı için birleştirilmiştir.

Dördüncü bölümde, hibrit motor yapısının a,b,c faz sisteminde matematiksel modeli oluşturulmuştur. Gerçekte var olan sistemi tam anlamıyla modelleyebilmek amacıyla, matematiksel model içerisinde yer alan parametreler ölçülerek model içerisine dahil edilmiştir. Oluşturulan matematiksel modelin simülasyonu yapılmış ve simülasyon sonuçlarına yer verilmiştir.

Beşinci bölümde, hibrit motorun gerçeklenme aşamaları detaylı olarak ele alınarak imal edilen hibrit motorun prototipi tanıtılmıştır. Motorun sürülmesini sağlayan motor sürücü devresinin tanıtımı da bu bölüm içerisinde yer almaktadır.

Altıncı bölümde, imalatı yapılan hibrit motorun statik moment ölçümleri ve yükte çalışma deneyleri anlatılarak sonuçlarına yer verilmiştir. Deneylerde tamamen mıknatıs, tamamen relüktans ve bu kısımların farklı oranlarda birleşmesiyle oluşan hibrit motor yapıları incelenmiştir. Deneysel sonuçlar verilerek, farklı motor tipleri için elde edilen deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Yedinci bölümde, doktora tez çalışması esnasında elde edilen bulgular irdelenerek, bu sonuçların tartışmaları gerçekleştirilmiştir.

Sekizinci bölümde doktora tez çalışmasının sonuçları detaylı olarak ele alınmıştır. Önerilen hibrit motor yapısının literatürde yer alan benzer motor tiplerinden farklılığı net olarak ortaya konmuştur.

(21)

1. LĐTERATÜR ÇALIŞMASI

Literatürde de mıknatıs destekli relüktans makinaları üzerine yapılan pek çok araştırma yayınlanmıştır. Aşağıda, geçmişten günümüze kadar literatürde yapılan ve doktora tezi konusu ile ilgili benzer çalışmalar incelenmiş ve bu çalışmalara kronolojik olarak yer verilmiştir.

1993 yılında Soong, Staton ve Miller, asenkron makinaya alternatif teşkil edecek aksiyel lamine ve lamine tabakalar arasına yerleştirilmiş esnek mıknatıslardan oluşan motor tasarımı gerçekleştirmişlerdir. Tasarımı yapılan ve gerçeklenen makinanın asenkron makinaya göre kolay kontrol edilebilirliği, daha verimli olması ve akı zayıflatma bölgesi için daha geniş bir sabit güç-hız karakteristiğine sahip olması hedeflenmiştir. Bu amaçla ilk olarak aksiyel lamine rotorlu senkron relüktans motorunun performansı optimize edilmeye çalışılmıştır. Daha sonra mıknatısların eklenmesiyle oluşacak aksiyel lamine iç mıknatıslı makinanın tasarımına geçilmiştir. Senkron makina açısından kutup sayısı, kutupların yapıldığı malzeme, hava aralığı, izolasyon malzemesinin manyetik malzemeye oranı incelenmiştir. Hava aralığı açısından 0,5mm-2mm arasında olumlu sonuçlar alınmıştır. Đzolasyon malzemesinin, izolasyon malzemesi ve manyetik malzeme toplamına oranı 0,5 olarak seçilmiştir. Boldea bu değerin 0,33-0,40 arasında olmasının uygun olduğunu savunmuştur. Lipo ise bu değerin rotor demir kayıplarının azaltılması açısından 1/3 olması gerektiğini belirtmiştir. Aksiyel lamine iç mıknatıslı tasarım açısından da kutup manyetik malzemesi, mıknatıs seçimi, demagnetizasyona karşı koyma özellikleri incelenmiştir. Sonuç olarak yapılan incelemeler doğrultusunda 7,5kW’lık aksiyel lamine iç mıknatıslı bir motor üretilmiş ve testleri gerçeklenmiştir. Aksiyel lamine rotor tasarımında manyetik yapraklar arasında Ferrit mıknatıs yaprakçıkları kullanılmıştır. Akı zayıflatma bölgesinde, sabit güçte nominal hıza göre 7,5 kat değerinde hız oranı elde edilmiştir. Bu oran senkron relüktans makinasında genellikle 2,5 kat civarındadır. Gerçeklenen tasarımın gösterdiği performansın elektrikli araçlar için uygun olduğu düşünülmektedir [5].

(22)

1996 yılında Chalmers, Musaba ve Gosden elektrikli araçlarda kullanılabilecek, yüzey mıknatıslı bir rotor ve aksiyel lamine yapılı bir rotor olmak üzere iki farklı özellikte ayrı yapının aynı rotor üzerinde bir araya getirilmesiyle oluşan hibrit bir motorun analizini gerçekleştirmişlerdir. Yapılan tasarım diğer tüm senkron makinaların özelliklerini birleştirmekte ve tasarım değişkenlerinin seçimini kolaylaştırmaktadır. Yüzey mıknatıslı motorlar nominal hızlarda mükemmele yakın bir performans sergilemektedir. Fakat hız aralıkları çok dardır. Aksiyel lamine rotorlu makinaların ise Ld/Lq oranları yüksek ve performansları iyidir. Fakat yüksek

akım değerlerinde doyma etkisine maruz kalmaktadırlar ve performansları da buna bağlı olarak düşmektedir. Benzer özellikler iç mıknatıslı makinalar için de geçerlidir. Bu nedenle gerçekleştirilen çalışmada bahsi geçen motorların özelliklerini birleştirmeye yönelik iki parçalı rotor tasarımına yer verilmiş ve arzu edilen performansa uygun hibrit bir motor tasarımı için analizler yapılmıştır. Mıknatıs d ekseni ve relüktans d ekseni arasındaki açının (α) elektriksel olarak 0 ve 90° olması durumları için farklı analizler gerçeklenmiştir. Mıknatıslı rotor yapısı için seçilen mıknatıslar yüksek enerjili NdFeB mıknatıslardır. Makinanın relüktans kısmı için yüksek Ld/Lq oranı elde edebilmek amacıyla aksiyel lamine rotor yapısı tercih

edilmiştir. Bu şekilde elde edilen Ld/Lq oranı yaklaşık 10 civarındadır. Tasarımda

mıknatıslı rotor oranı %59, aksiyel lamine relüktans rotoru oranı ise %37 olarak seçilmiştir. Yapılan analizler sonucunda α=90° durumunda nominal akımdan daha büyük akım değerleri için geniş bir sabit güç-hız bölgesi elde etmek mümkün olmuştur. Đki parçalı rotor yapısı her iki kısmın da ayrı ayrı tasarlanmasına olanak sağladığından esnek bir yapıdadır [1].

1997 yılında Gosden, Chalmers ve Musaba 1996 yılında analizini gerçekleştirdikleri iki parçalı rotor yapısına sahip 4 kutuplu hibrit makinayı pratik olarak gerçekleştirmiş ve makinanın akı zayıflatma performansını incelemiştir. Makinada stator olarak 7,5kW’lık standart asenkron makina statoru kullanılmıştır. Daha önceki çalışmada analizi yapılan makinaya benzer olarak mıknatıslı rotor oranı %59, aksiyel lamine relüktans rotoru oranı ise %37 olarak seçilmiştir. Teorik çalışmalar pratik çalışmalar ile desteklenmiştir. 10A akım değeri için 600-1700d/dak rotor hızı aralığında sabit güç bölgesi elde edilmiştir. Bu aralıkta, güç faktörü 0,89-0,96 aralığında değişmiştir. Đki parçalı rotor yapısı akı zayıflatma bölgesinde sabit

(23)

güç-hız bölgesini genişletecek şekilde tasarlanmıştır. Elde edilen güç faktörü yüksektir. Rotor kayıpları fazladır ve bu da verimi oldukça düşürmektedir. Rotor kayıpları laminasyonlar arasındaki izolasyon malzemesinin kalitesi arttırılarak azaltılabilir [6]. 1997 yılında Gu, Chalmers ve Lu iki parçalı rotor tasarımında rotor tasarım optimizasyonu üzerine teorik bir çalışma gerçekleştirmiştir. Tasarımdaki ana hedef Ld/Lq oranını yüksek tutmaktır. Manyetik analizler sonlu elemanlar yöntemi ile

yapılmıştır. Aksiyel lamine rotor kısmı için kutup uzunluğunun hava aralığına oranı, izolasyon kalınlığının manyetik malzeme kalınlığına oranı arttıkça Ld/Lq oranı

artmaktadır. Normal doyma koşullarında kutup uzunluğunun hava aralığına oranı 400’den büyük, izolasyon kalınlığının manyetik malzeme kalınlığına oranı 0,5-1 arasında, kutup yay açısı ise 120°-140° arasında olduğunda optimum bir tasarım elde edilmektedir. Mıknatıslı rotor kısmı için mıknatıs yüksekliğinin hava aralığına oranı 20-30 değerleri arasında ve kutup yay açısı 130°-150° arasında olduğunda olumlu sonuçlara ulaşılmıştır [7].

1997 ve 1998 yıllarında Chalmers, Akmese ve Musaba daha önceki çalışmalarına ek olarak aksiyel lamine rotor oranı %29, mıknatıslı rotor oranı ise %67 olan yeni bir hibrit makina üzerinde çalışmalar yapmışlardır. Sonlu elemanlar yöntemi ile tasarım parametreleri incelenmiştir. Parametre değerleri ölçülerek hesaplanan değerler ile kıyaslanmıştır. Doymamış halde Ld/Lq oranı 12,5 olarak bulunmuştur. Makinanın akı

zayıflatma performansı incelenmiş ve nominal hızın 3 katına kadar olan bir bölgede sabit güç elde edilmiştir. Sabit güç bölgesinde makina iyi bir performans göstermiş, güç faktörü 0,92, verim ise %84 olarak ölçülmüştür. Rotorda sargı olmamasından dolayı uyarma kayıpları (I2R) yoktur. Bu özellik bu makinayı asenkron makinaya göre daha iyi bir konuma getirir. 2 parçalı rotor tasarımı ile d ve q reaktansları açısından Xd>Xq eşitsizliği söz konusudur. Bu eşitsizlik, mıknatıslı bir makina ile

elde edilemez [2, 8].

2001 yılında Randi ve Astier Chalmers, Musaba ve Gosden’in 1996 yılındaki makalesini referans alarak senkron motorların birbirleri arasında hibritleştirilmesi ile ilgili teorik bir çalışma gerçekleştirmiştir. Đç mıknatıslı senkron makinaya eşdeğer bir makina, iki parçalı rotor yapısına sahip olarak gerçeklenmeye çalışılmıştır. Hibrit bir motor tasarımı ile istenen bir sabit güç-hız bölgesi için daha esnek tasarımlar

(24)

gerçekleştirmek mümkündür. Hibritleşme sınırsız seçenekler sunduğundan gerçekte istenen karakteristiğe yakın yapılar elde edilebilmektedir. Đç mıknatıslı motorların akı zayıflatma performansları oldukça iyi fakat düşük hızlardaki performansları düşüktür. Bu boşluğu doldurabilmek için makina ölçülerini kolaylıkla değiştirebilmek çok da kolay değildir. Bu amaçla hibrit motorlar tasarım açısından esnek yapılar oluşmasına zemin hazırlamaktadır [9].

2002 yılında Soong ve Ertugrul, senkron relüktans ve iç mıknatıslı senkron relüktans makinalarının nominal yükte ve aşırı yüklü durumdaki performanslarını 2,2kW gücündeki asenkron makina ile karşılaştırmak üzerine bir çalışma gerçekleştirmişlerdir. Aksiyel lamine ve çoklu bariyerli radyal lamine yapılarında 4 rotor prototipi imal edilmiş ve aynı asenkron makinanın statoru kullanılarak bu yapılar test edilmiştir. Akı zayıflatma performansı açısından en zayıf olanı 3 bariyerli senkron relüktans motorudur. 4 bariyerli senkron relüktans motoru deneysel olarak test edilmemiştir. Ancak bu yapının performansının da 3 bariyerli tasarıma yakın olacağı öngörülmüştür. En iyi akı zayıflatma performansı iç mıknatıslı rotor tasarımlarında elde edilmiştir. Nominal koşullarda yapılan deneysel çalışmalarda ise senkron relüktans motorlarının ürettiği moment değeri asenkron motora göre %4 ile %10 arasında daha düşük çıkmıştır. Đç mıknatıslı motor yapılarının momentleri ise %6 ile %12 arasında daha fazladır. Motorların nominal akımın iki katına kadar olan aşırı yüklenme deneylerinde ise artan stator akısı ile birlikte aksiyel lamine edilmiş rotor yapısının kayıplarının çoklu bariyerli tasarımlara göre 2 ile 3 kat arasında fazla olduğu görülmüştür. Ayrıca iç mıknatıslı makina aşırı yük durumlarında asenkron makina ile kıyaslanabilir nitelikte sonuçlar vermiştir. Bu çalışmada test edilen iç mıknatıslı rotor tasarımları optimum akı zayıflatma eğrisini elde edebilecek mıknatıs akısına sahip değildir. Bu da akı zayıflatma performansını sınırlamaktadır. Özellikle d ekseni akımlarının fazla olduğu aşırı yüklenme durumlarında mıknatıslar demagnetize olma riski ile karşılaşmaktadırlar. Esnek NdFeB veya sinterlenmiş Ferit mıknatıslar gibi alternatif mıknatısların kullanılmasıyla bu sorunun önüne geçilebilir [10].

2004 yılında Guglielmi, Giraudo, Pellegrino ve Vagati elektrik motoru ve benzinli motorların birlikte kullanıldığı hibrit sistemler için mıknatıs destekli senkron relüktans motoru tasarlamışlardır. Optimal bir kontrol ve elde edilebilir bir

(25)

performans yakalayabilmek için makina tasarımı üzerine odaklanmışlardır. Tasarlanan makinada önce Ld/Lq oranını maksimum yapmak daha sonra da üretilen

moment yoğunluğunu arttırmak amaçlanmıştır. Bu çalışmada önerilen motor geleneksel iç mıknatıslı motordan Ld/Lq oranı optimizasyonu ile ayrılır. Đç mıknatıslı

motor yapıları bir çok makalede inceleme konusu olmuştur. Bu çalışmada öncelikle manyetik ve mekanik açıdan sonlu elemanlar analizi yapılmış daha sonra makina gerçeklenmiştir. Üretilen makina 12 kutuplu ve mıknatıs olarak seçilen malzeme NdFeB’dur. Sonuç olarak yapılan tasarım özel bir tasarımdır ve hibrit sistemler için uygundur. Üretilen moment açısından beklenen sonuçlara benzer sonuçlar elde edilmiştir. Makinada bulunması istenen karakteristik geniş bir akı zayıflatma bölgesine sahip olmasıdır. Belirlenen bir çalışma aralığı için optimum bir tasarım yapılmıştır. Bu özellik mıknatıs destekli senkron relüktans makinalarına özgü bir özelliktir. Tasarımda izlenen yöntem öncelikle iyi bir relüktans makinası tasarlamak, daha sonra ise uygun mıknatıs miktarı eklenerek makina karakteristiği açısından optimum bir sonuca erişmektir [11].

2005 yılında Niazi ve Toliyat düşük maliyetli mıknatıs destekli senkron relüktans makinası tasarlamak amacıyla bazı kilit noktaları tanıtmış ve bunların makina üzerinde göstereceği etkiler simülasyon yolu ile incelemiştir. Tasarım parametrelerinin ortalama elektromanyetik moment üzerinde ve toplam d-q endüktansları üzerine olan etkilerini görebilmek amacıyla manyetik analizlerde sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. Konsantre sargının verim üzerindeki etkisi incelenmiştir. Senkron relüktans makinalarında sabit güç bölgesinde optimum çalışma ve yüksek güç faktörü ile çalışma için yüksek Ld/Lq oranı istenir. Bu özellik

de radyal lamine yada aksiyel lamine rotor yapıları ile elde edilir. Bu çalışmada radyal lamine rotor yapısı kullanılmış ve motor performansını arttırmak amacıyla yapı içine mıknatıs malzeme dahil edilmiştir. Senkron relüktans makinalarında ve mıknatıs destekli senkron relüktans makinalarında genellikle dağıtılmış integral oluk sargısı yada konsantre kesirli oluk sargısı tercih edilir. Konsantre sargının avantajları, bakır hacmi ve kayıplarında önemli ölçüde azalma, makina toplam boyunda ve üretim maliyetlerinde azalma sağlanması, statoru segmentli yapıda üretip biraraya getirebilme olarak sıralanabilir. Çalışmadaki ana amaç, yoğunlaştırılmış sargılı radyal lamine rotorlu mıknatıs destekli senkron relüktans motorunu sonlu elemanlar

(26)

analizi ile gerçekleştirmektir. Akı bariyerinin genişliği, akı bariyerinin yeri, izolasyon oranı gibi parametrelerin önerilen 4 kutuplu makina üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Momenti yükseltebilmek için izolasyon oranının 0,4-0,6 arasında olması gerektiği vurgulanmıştır. Akı bariyerlerinin yeri moment titreşimleri açısından önemlidir. Fakat ortalama moment pek de fazla etkilenmemektedir. Mıknatısların d ve q endüktansları üzerine olan etkisi incelenmiş, konsantre sargının ve dağıtılmış sargının mıknatıs destekli senkron makina performansı üzerine olan etkisi gözlenmiştir. Performanslar arasında çok önemli bir farklılık yoktur. Üretim maliyetleri açısından konsantre sargılı makina daha ucuzdur [12].

2005 yılında Guo ve Zhao 2 farklı tip mıknatıs destekli aksiyel lamine rotorlu senkron relüktans motoru tasarlamış ve bu makinaları deneysel olarak test etmiştir. Kullanılan stator standart asenkron makina statorudur. Rotor aksiyel lamine edilmiş demir ve mıknatıs malzemeden oluşmaktadır. NdFeB ve NdFeN olmak üzere 2 farklı özellikte mıknatıs malzeme kullanılmıştır. NdFeB mıknatıs daha yüsek enerjilidir. Fakat daha sert ve işlenmesi zordur. Uygulama açısından özel imalat teknikleri gerektirmektedir. NdFeN mıknatıs ise aksiyel lamine rotor yapısı için uygun fakat enerjisi düşüktür. Tasarımda sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Makina ebatları, iç-dış çap, oluk boyu, sarım sayıları, hava aralığı gibi büyüklüklerin etkileri analiz edilmiştir. Mıknatıslı makinaların hava aralığı, asenkron makinalara göre daha fazladır. Çünkü mıknatıs malzeme hava aralığı gibi davranır. Aksine senkron relüktans motorlarının hava aralığı ise mümkün olduğunca küçük olmalıdır. Dolayısıyla mıknatıs destekli senkron relüktans makinaları için her iki tip motorun avantajlarını sağlayacak optimum bir hava aralığı seçilmelidir. Relüktans karakteristiğini kullanabilmek amacıyla hava aralığının küçük tutulması olumlu bir yaklaşımdır. Tabaka sayısı NdFeN mıknatısların kullanıldığı motor tipinde yüksek olmalıdır. Çünkü bu malzeme çok incedir. Fakat NdFeB mıknatısların kullanıldığı motor tipinde ise mıknatıs malzemenin kalınlığı ve kırılgan olması nedeniyle tabaka sayısı sınırlıdır. Tabaka sayısı, tutma momentini makul bir seviyede ve demir kayıplarını kabul edilebilir bir aralıkta tutmak için dikkatli belirlenmelidir. Tabaka sayısı arttırılarak moment salınımları azaltılabilir. Makinaların statik performans hesapları yapılarak moment-akım eğrileri çıkarılmıştır. Dinamik çalışma simülasyonları yapılmıştır. Deneysel çalışmalar aşamasında ise endüktanslar anlık

(27)

akı ile yöntemi ölçülmüştür. Tüm ölçülen endüktans değerleri hesaplanan değerlerden büyük çıkmıştır. Bunun nedeni sonlu elemanlar analizinin sargı sonu etkilerini ve kaçak akıyı içermemesinden kaynaklanmaktadır. Yüksek NdFeB mıknatıs malzemesinin kullanıldığı makinada daha fazla kaçak akı oluşmaktadır. Bunun nedeni manyetik devrenin daha çok doymasıdır. Dolayısıyla ölçülen Ld endüktansı, diğer makinaya göre hesaplanandan daha da küçük çıkmıştır. Statik moment ölçümleri her iki makina için de gerçekleştirilmiştir. Aynı akım değeri için NdFeB mıknatıslı makinadaki moment ve moment salınımları NdFeN mıknatıslı makinaya göre oldukça büyük çıkmıştır. NdFeN mıknatıslı makinada moment salınımlarının az olması, mıknatısın düşük enerjili olması ve rotordaki tabaka sayısının çok olmasıyla açıklanabilir. Motorlar, vektör kontrolü yöntemi kullanılarak sürülmüştür. Özellikle moment ve çıkış gücü açısından NdFeB mıknatıs malzemeli makina tipi daha performanslı çıkmıştır. Mıknatıs malzemenin düşük enerjili olması yüksek güç yoğunlukları için kötü bir seçimdir. Tabaka sayısı da momenti etkilemektedir. Stator, güç kayıpları ve momet salınımları açısından burulmalıdır. Oluklar tutma momentini azaltmak üzere genişletilebilir. Mil çapı dayanıklılık açısından geniş tutulmalıdır. Đmalat teknikleri basit olmalıdır. Relüktans momenti, hava aralığı ve demir malzemeden çok fazla etkilenmektedir [3].

2006 yılında Guglielmi, Pastorelli ve Vagati mıknatıslı radyal lamine rotorlu makinadaki standart sensörsüz denetimde karşılıklı doyum sebebiyle oluşan konumdaki büyük hataları belirlemek ve sınırlandırmak amacıyla bir çalışma gerçekleştirmiştir. Deneysel makina olarak 4 kutuplu, faz başına 4 bariyerli radyal lamine edilmiş tasarım kullanılmıştır. Radyal lamine tabakalar arasındaki mıknatıslar NdFeB olarak seçilmiştir. Analitik yaklaşım ile karşılıklı doyma etkisi modellenmiş ve konumdaki hatalar hesaplanmış, deneysel çalışmalarla da bulunan sonuçlar doğrulanmıştır. Sonuç olarak karşılıklı doyum etkisinin sensörsüz konum belirlemede önemli bir etki gösterdiği tespit edilmiştir. Konumda karşılıklı doyumdan dolayı oluşan bu hata, makinanın doğal manyetik davranışının bir sonucudur. Hata miktarı motor yüküne bağlı olarak artmaktadır. Kesin sonuçlar gerektiren bir denetim gerekiyorsa, bu hatanın kompanze edilmesi gerekmektedir. Özellikle düşük hızlar için tasarım öncesi bu etkinin de motor modeline dahil

(28)

edilmesi gerekmektedir. Yüksek hızlarda bu problem, sonucu çok da etkilememektedir [13].

2006 yılında Guo, Zhao ve Zhang mıknatıs destekli senkron relüktans motorlarında oluk etkilerini analiz etmişler ve deneysel çalışmalarla analizlerini desteklemişlerdir. Üç farklı tip motor yapısı ele alınmış ve rotordaki tabaka sayısının moment karakteristiği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada kullanılan ilk iki motor tipi yazarların 2005 yılında yaptıkları çalışmada kullanılan motorlardır [3]. Üçüncü motor ise bu çalışma için tasarlanmış, radyal lamine edilmiş sacların ve mıknatıs malzeme olarak ise NdFeB mıknatısların kullanıldığı, statorda burulma işleminin yapıldığı motor tipidir. Simülasyon ve deneysel çalışmalar sonucu tabaka sayısı artarsa ve stator olukları burulursa stator dişlerinde oluşan harmonikler azalmaktadır. Tabaka sayısının arttırılması ile moment titreşimlerinde azalma olmasıyla birlikte demir kayıpları da azalmaktadır. 36 oluklu bir motor için lamine tabaka sayısının 3 ve 6 olması oluk etkilerinin sonuçları açısından uygun değildir. Tabaka sayısının 9 veya daha fazla olması gerekmektedir. Makinaların endüktans karakteristikleri anlık akı yöntemiyle ölçülmüştür. Ölçülen değerler, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak hesaplanan değerlerden büyük çıkmıştır. Motorların yüklü halde testleri gerçekleştirilmiştir. Üçüncü motor tipinin verimi ve gücü diğer iki motora göre daha yüksek çıkmıştır [4].

2006 yılında Boldea, Pitic, Lascu, Andreescu, Tutelea, Blaabjerg ve Sandholdt hibrit elektrikli taşıtlarda kullanılmak üzere mıknatıs destekli relüktans motorunda uzay vektör modülasyonu ile doğrudan moment kontrolü uygulaması gerçekleştirmişlerdir. Kullanılan motor 8 kutuplu rotoru radyal lamine edilmiş, 4 akı bariyerli ve 3 akı bariyerine mıknatıs yerleştirilmiş bir tasarımdır. Yapılan çalışma makinanın tasarımından çok kontrolü üzerine yoğunlaşmaktadır. Stator akısı ve rotor hızı, bir algoritma yardımıyla tahmin edilmiştir. Konum algılayıcı kullanılmamış sensörsüz denetim yapılmıştır. Düşük ve yüksek hızlarda önerilen algoritma iyi sonuçlar vermiştir [14].

2007 yılında Niazi ve Toliyat mıknatıs destekli senron relüktans makinası için pratik olarak basit parametre tahmini ile amper başına maksimum moment (ABMM) kontrolü gerçekleştirmişlerdir. Kullanılan yöntemde ABMM koşulu, belirli bir

(29)

çalışma noktasında maksimum çıkış momenti aranırken bir değişkenin değiştirilmesi ile çıkış momentinin hesaplanması ile sağlanır. Elektromanyetik momentin maksimizasyonu motor parametrelerinin ve yük momentinin değişimine karşı duyarlı olabilir. Bu hassasiyeti azaltmak üzere basit bir on-line parametre tahmin edicisi tasarlanmıştır. Basit bir alçak geçiren filtre kullanılarak ve stator akım ve gerilimleri ölçülerek motor parametreleri elde edilebilir. Bu durumda yükün değişimi ve dinamikleri kontrolörün davranışını etkilememektedir. ABMM kontrolünün amacı, talep edilen momenti sağlayan stator akımını minimize eden bir akım açısı aramaktır. Bunu yapabilmek için kontrolör ilk önce akım açısına küçük değerler ekleyerek optimum açıyı bulmaya çalışır. Çıkış momenti, ölçülen akımlar ve on-line parametre tahmini ile hesaplanır. Sistem ilk olarak ABMM kontrolörü ile simüle edilmiştir. Simülasyonda ölçülen parametre değerleri kullanılmıştır. Modelin içine doyma etkisi de dahil edilmiştir. Üretilen moment klasik yönteme göre daha yüksek ve talep edilen stator gerilimleri ise daha düşüktür. Simülasyon çalışmaları deneysel çalışmalar ile desteklenmiştir. Deneyler 1,5kW’lık mknatıs destekli senkron relüktans makinası üzerinde DSP tabanlı bir sürücü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Rotor konumu için 1024 darbeli artımsal encoder kullanılmıştır. Çalışmaların simülasyon ve deneysel sonuçları ABMM kontrolünün ve bu çalışmada kullanılan yöntemin klasik yönteme göre kalitesini ortaya koymaktadır. Motor parametreleri on-line bir süreçle tahmin edildiği için hesaplanan moment değeri sıcaklıkla değişen mıknatıs akısının değişiminden etkilenmeyeceği gibi doyma etkisinden de etkilenmemektedir. Bu özellik motor parametrelerinin değişimine karşı ABMM kontrolörünün kalitesini göstermektedir [15].

2007 yılında Niazi, Toliyat, Cheong ve Kim, mıknatıs destekli senkron relüktans motoru tasarımında kullanılabilecek önemli noktaları ve bunların etkilerini araştırmışlardır. Bu parametrelerin senkron relüktans motorunun ortalama momenti ve d-q endüktansları üzerindeki etkisinin incelenmesi amacıyla sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. Seçilen rotor yapısı 4 kutuplu ve radyal lamine edilmiş saclardan oluşmaktadır. Rotor tasarım değişkenleri olarak akı bariyerinin genişliği, akı bariyerinin yeri, izolasyon oranı ve mekanik olarak akı bariyerlerinin arasındaki ve bariyerlerle rotorun bitiş noktası arasındaki mesafenin senkron relüktans makinası performansı üzerine olan etkisi incelenmiştir. Rotor bariyerleri açısından optimum

(30)

bir rotor geometrisi elde edebilmek amacıyla bir sistematik dahilinde tasarım gerçekleştirilmiştir. Đzolasyon oranının 0,4 ile 0,6 arasındaki değerlerinde moment değerinin en yüksek değerleri elde edilmiştir. Akı bariyeri genişliğinin 7,5mm olduğu değerde moment salınımı en aza inmektedir. Akı bariyerlerinin konumu moment titreşimleri açısından çok önemli fakat ortalama moment açısından belirgin bir etkisi yoktur. Hava aralığı miktarı imalat yönteminin limitleri ile sınırlıdır. Bariyerler arasındaki mesafe, momenti oldukça etkilemektedir. Rotorda mıknatıs kullanılması performansı arttırmaktadır. Çıkış momenti açısından senkron relüktans motoru ve mıknatıs destekli senkron relüktans motoru açısından karşılaştırmalar yapılmıştır. Üretilen moment açısından mıknatıs destekli motor daha iyi performans göstermiştir. 24, 21, 18 ve 15 oluklu stator ve 3 akı bariyerli rotor yapısı için simülasyonlar yapılmıştır. Oluk sayısı arttıkça moment salınımlarının azaldığı görülmüştür. Tasarım işleminin etkinliği simülasyonlar ve 1,5kW gücündeki bir prototip üzerinde yapılan deneysel çalışmalar ile doğrulanmıştır [16].

2007 yılında Kock ve Kamper, mıknatıs destekli senkron relüktans motorunun sabit moment bölgesinde dinamik kontrolünü gerçekleştirmiştir. Đyi bir performans yakalamak için, enerji verimliliği, sabit ve kesinliği olan kontrol sistemi elde etmek amacıyla sonlu elemanlar analizi sonuçları kullanılmıştır. Akım ve hız kontrollerinin tasarlanmasında klasik tasarım yaklaşımı ve sabit akım açısı kontrolü kullanılmıştır. Dinamik performans yük momentinin tahmin edilmesi ve akım referansına eklenen kompanzasyon akımının hesaplanmasıyla geliştirilmiştir. Sonlu elemanlar yönteminden elde edilen sonuçlar kullanılarak klasik tasarımlar geliştirilebilmektedir. 110kW gücünde senkron relüktans motoru sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak tasarlanmış ve makinanın akı zayıflatma bölgesindeki performansını arttırmak amacıyla rotora az miktarda mıknatıs malzeme eklenmiştir. Akım açısının fonksiyonu olarak farklı yük durumları yani farklı akım değerleri için elde edilmiştir. Sonlu elemanlar analizi sonucunda elde edilen toplam akı yoğunluğu, Ld ve Lq verileri klasik kontrol sisteminin içine dahil edilmiştir. Çalışmadaki

yaklaşım, akım kontrolü döngüsünün hız kontrolü döngüsüne göre daha fazla dikkate alınmasıdır. Sabit moment-hız bölgesinde sabit akım açısı kontrolü ile tüm yük durumlarında amper başına maksimum moment kontrolüne çok yakın sonuçlar alınmaktadır. Bu yöntemin kullanılmasıyla makina eşitlikleri doğrusal olmamakta ve

(31)

kontrol sistemi tasarımı karmaşıklaşmaktadır. Doğrusal olmayan bu eşitlikler sonlu elemanlar analizinde elde edilen sonuçların bakma tabloları haline dönüştürülmesiyle çözümlenebilir. Klasik akım ve PI hız kontrolörleri observer ile geliştirilebilir. Bakma tabloları yardımıyla yük-moment tahmini doğru olarak yapılarak yük için gereken kompanzasyon akımı oluşturulur. Simülasyon ve ölçüm sonuçları uyumludur. Yapılan çalışma sonucunda mıknatıs destekli senkron relüktans motorunun dinamik performansının yüksek olabilmesi için akım kontrolörü, sabit akım açısı kontrolü ve yük-moment tahmini için observer kullanılmasının uygun olduğu söylenebilir [17].

2007 yılında Talebi, Niazi ve Toliyat, 4 akı bariyerli rotor yapısına sahip mıknatıs destekli senkron relüktans motorunun matematiksel modelini oluşturmuşlardır. Motordaki akı yoğunluğu, endüktanslar, zıt elektromotor kuvveti ve makina momenti oluşturulan denklemler sayesinde bulunmaktadır. Matematiksel model, mıknatısların akı bariyerlerinin herhangi bir yerine yerleştirilebilmesine olanak sağlamaktadır. Mıknatısların rotora eklenmesiyle oluşan performans üzerindeki olumlu etki eşitliklere kolayca dahil edilebilir. 4 kutuplu, 1,5kW gücünde, rotoru radyal lamine edilmiş ve kutup başına 4 akı bariyeri olan bir motor üzerinde simülasyon ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Simülasyonlar, hem sonlu elemanlar analizi kullanılarak Maxwell programında hem de elde edilen makina eşitlikleri ile oluşturulan makina modeli kullanılarak Matlab programında yapılmıştır. Simülasyon sonuçları deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Sonuçlar birbirleri ile örtüşmektedir [18].

2009 yılında Bianchi, Bolognani, Bon ve Pré, senkron relüktans ve mıknatıs destekli senkron relüktans motorlarında moment titreşimlerinin azaltılabilmesi amacıyla rotor akı bariyeri tasarımı üzerine bir çalışma gerçekleştirmişlerdir. Akı bariyerlerinin yeri bu tip makinalarda moment profilleri üzerinde önemli bir etki göstermektedir. Yapılan çalışmada iki prototip kullanılmıştır. Bunlardan birincisi farklı akı bariyeri yapısına sahip iki farklı sacın aynı rotor üzerinde kullanıldığı rotor tipi, ikincisi ise ilk rotor yapısında kullanılan saclardaki iki farklı akı bariyeri yapısının birleştirilmesiyle elde edilen sac yapısının kullanıldığı rotor tipidir. Đlk olarak sonlu elemanlar analizi ile motorların moment değişimleri elde edilmiştir. Prototiplerin testleri gerçekleştirildikten sonra, sonuçlar klasik 2 bariyerli mıknatıs destekli