Dişlisiz Asansör Sistemleri İçin Alüminyum Sargılı Sabit Mıknatıslı Senkron Motor Tasarımı ve Maliyet Analizi

Yıl 2019, Cilt: 7 Sayı: 1, 115 - 123, 31.01.2019

Murat Ayaz

https://doi.org/10.29130/dubited.428300

Cited By: 3

Öz

Günümüzde,
artan enerji talebinin karşılanması için yüksek enerji tüketimine sahip
verimsiz sistemlerin yerine daha az enerji tüketen sistemlerin geliştirilmesi
üzerine çalışmalar büyük önem arz etmektedir. Gün geçtikçe kullanımı
yaygınlaşan asansör sistemlerinde, enerji tüketiminin düşürülerek daha verimli
hale getirilmesi için dişli aktarma yapıları yerine yüksek moment yoğunluğuna
sahip sabit mıknatıslı senkron motorlar ile doğrudan sürüş tercih edilmektedir.
Ancak, sabit mıknatıs ve geri besleme elemanı kullanılması bu motorların
maliyetini yükseltmektedir.  Bu
çalışmada, bakır sargı yerine alüminyum sargı kullanılarak sabit mıknatıslı
senkron motor maliyetinin azaltılması hedeflenmektedir. Aynı çıkış
parametrelerini sağlayacak şekilde hem bakır sargılı hem de alüminyum sargılı
sabit mıknatıslı senkron motor modelleri Maxwell programı ile oluşturularak
analiz edilmiştir. Analiz sonucunda elde edilen veriler ışığında her iki model,
maliyet, hacim, ağırlık ve verim açısından detaylı olarak karşılaştırılmaktadır.
Elde edilen maliyet kazancı asansör motoru üreticilerinin rekabet gücünü
arttırmak için önerilmektedir.

Anahtar Kelimeler

Sabit mıknatıslı senkron motor, Doğrudan sürüşlü asansör sistemleri, Alüminyum sargı, Enerji verimliliği

Design and Cost Analysis of Permanent Magnet Synchronous Motor with Aluminum Winding for Gearless Elevator Systems

Öz

Nowadays, it is of great importance to research on the
development of less energy-consuming systems instead of inefficient systems
with high energy consumption in order to meet the rising energy demand. In
elevator systems becoming widespread day by day, direct drive is preferred with
permanent magnet synchronous motors capable with high moment density instead of
gear transmission in order to reduce energy consumption and make it more
efficient. However, the use of permanent magnets and feedback devices increases
the cost of these motors. In this study, it is aimed to reduce the cost of
permanent magnet synchronous motor by using aluminum windings instead of copper
windings. Both the copper-wound and aluminum-wound permanent magnet synchronous
motor models have been designed with the same output parameters and analyzed
with the RMxprt-Maxwell program. According to analysis results, both models
have been compared in terms of cost, volume, weight and efficiency. The
resulting cost reduction is proposed to increase the competitiveness of
elevator motor manufacturers.

Anahtar Kelimeler

Permanent magnet synchronous motor, Direct drive elevator systems, Aluminum windings, Energy efficiency

Kaynakça

• [1] M. Ayaz, K. Erhan, and E. Özdemir, “Harmonic effects of driver unit on gearless elevator systems and power grid,” 1st International Mediterranean Science and Engineering Congress, Adana, Turkey, 2016, pp. 4525-4529.
• [2] F. Adak, N. Duru and H. T. Duru, “Elevator simulator design and estimating energy consumption of an elevator system,” Energy and Buildings, vol. 65, pp. 272-280, 2013.
• [3] K. Erhan, M. Ayaz and E. Özdemir, “Design consideration on flywheel energy storage system for new generation elevators,” 1st International Mediterranean Science and Engineering Congress, Adana, Turkey, 2016, pp. 2798-2802.
• [4] H. Yetiş, “Dişlisiz asansör sistemleri için ferrite tabanlı gömülü mıknatıslı senkron motor tasarımı,” Yüksek lisans tezi, Elektrik Mühendisliği Bölümü, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2017.
• [5] M. Kimiabeigi, J. D. Widmer, R. S. Sheridan, A. Walton and R. Harris, “Design of high performance traction motors using cheaper grade of materials,” 8th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives, Glasgow, UK, 2016, pp. 1-7.
• [6] K. Yin, J. Chen, F. Wang, X. Sun, W. Ren and Y. Wang, “Study on identification of winding material in distribution transformer based on computed tomography,” IEEE PES Asia-Pasific Power and Energy Conference, Xi’an, China, 2016, pp. 1034-1037.
• [7] R. Wrobel, D. Salt, N. Simpson and P. H. Mellor, “Comparative study of copper and aluminium conductors – future cost effective PM machines,” 7th IET International Conference on Power Electronics Machines and Drives, Manchester, UK, 2014, pp. 1-6.
• [8] J. C. Olivares-Galvan, F. De Leon, P. S. Georgilakis and R. Escarela-Perez, “Selection of copper against aluminium windings for distribution transformers,” IET Electric Power Applications, vol. 4, no. 6, pp. 474-485, 2010.
• [9] M. Iorgulescu, “Study of single phase induction motor with aluminium versus copper stator winding,” International Conference on Applied and Theoretical Electricity, Craiova, Romania, 2016, pp. 1-5.
• [10] S. Ayat, R. Wrobel, J. Baker and D. Drury, “A comparative study between aluminium and copper windings for a modular-wound IPM electric machine,” IEEE International Electric Machines and Drives Conference, Miami, USA, 2017, pp. 1-8.
• [11] J. D. Widmer, R. Martin and B. C. Mecrow, “Precompressed and stranded aluminum motor windings for traction motors,” IEEE transactions on industry applications, vol. 52, no. 3, pp. 2215- 2223, 2016.
• [12] I. Lakatos, F. Szauter and D. Czeglédi, “Investigating the appliance of aluminum as a winding material with high efficiency electric motor,” 12th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications, Auckland, New Zealand, 2016, pp. 1-5.
• [13] X. Arrasate, S. Kaczmarczyk, G. Almandoz, J. M. Abete and I. Isasa, “The modelling, simulation and experimental testing of the dynamic responses of an elevator system”, Mechanical Systems and Signal Processing, vol. 42, pp. 258-282, 2014.