Yeni bir 3 Fazlı Disk Tipi Enine Akılı Generatörün Tasarımı ve Vuruntu Momenti En iyileştirmesi

Yıl 2019, Cilt: 7 Sayı: 4, 893 - 902, 24.12.2019

Burak Can Emin Yıldırız

https://doi.org/10.29109/gujsc.603897

Öz

Günümüzde
elektrik enerjisi elde etmenin birçok yolu vardır. Bu elektrik enerjisi elde
etme yöntemleri doğalgaz yardımıyla olabilir, rüzgâr enerjisi ile olabilir veya
güneş sistemleri vasıtasıyla olabilir. Rüzgâr türbinlerini güneş sistemleri ile
kıyaslarsak daha az yer kapladığını söyleyebiliriz. Rüzgâr enerjisi yardımıyla
elektrik enerjisi elde ederken var olan rüzgârı en verimli şekilde kullanmak
oldukça önemlidir. Bu noktada devreye giren enine akılı makineler rüzgâr
türbinlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle düşük hız
uygulamalarında dişli sisteme ihtiyaç duymadığından dolayı rüzgâr türbinleri
için bir tercih sebebi olmuştur. Enine akılı makinelerde, yapısal
özelliklerinden dolayı elektriksel yükleme ile manyetik yükleme doğrudan
ilişkili değildir. Kutup sayıları ve manyetik yüklemeleri kolaylıkla
arttırılabilir. Bu nedenle robot kolları, elektrikli araçlar ve rüzgâr
türbinleri gibi yüksek moment- düşük hız uygulamalarında öne çıkmaktadırlar. Bu
çalışmada yeni bir üç fazlı enine akılı disk generatör modeli tanıtılmıştır. Modelin
çalışma prensibi ve elektriksel devre modeli açıklanmıştır. Sonlu elemanlar
yöntemi kullanılarak, önerilen generatör modelinin rotor iç çapına göre zıt-emk
kuvvetinin değişimi elde edilmiştir. Bir diğer elektromanyetik analiz olarak
vuruntu momenti incelenmiştir. Enine akılı makinelerin genel sakıncalarından olan
vuruntu momenti, 6 Nm’den 0,38 Nm’ ye düşürülmüştür. Bunun için 3 fazlı disk
model kullanılmış ve her disk yapısında 0,5° mıknatıs kaykısı
uygulanmıştır.       

Anahtar Kelimeler

Enine Akılı, Disk Generatör, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Vuruntu Momenti

Destekleyen Kurum

Düzce Üniversitesi

Proje Numarası

2018.06.03.897

Teşekkür

Düzce Üniversitesi Bilimsel Araştırma Proje Koordinatörlüğüne desteklerinden dolayı teşekkür ederiz

Kaynakça

• H. Weh, H. May, Achievable Force Densities for Permanent Magnet Excited Machines in New Configurations, Proceedings of the International Conference on Electrical Machines, vol. 3, pp. 1107- 1111, Munich, Germany. 1986.
• A. Chen, R. Nilssen, A. Nysveen, Performance Comparisons Among Radial-Flux, Multistage Axial-Flux, and Three-Phase Transverse-Flux PM Machines for Downhole Applications, Ieee Transactıons On Industry Applıcatıons, vol. 46, no. 2, 2010.
• M.R. Harris, G.H. Pajooman, S.M. Abu Sharkh, The Problem Of Power Factor In Vrpm (Transverse-Flux) Machınes, 1997 Eighth International Conference on Electrical Machines and Drives (Conf. Publ. No. 444).
• P. Zheng, Q. Zhao, J. Bai, B. Yu, Z. Song, J. Shang, Analysis And Design Of A Transverse-Flux Dual Rotor Machinefor Power-Split Hybrid Electric Vehicle Applications, Energies 2013, 6, 6548-6568.
• Z. Yu, C. Jianyun, Power Factor Analysis Of Transverse Flux Permanent Machines, 2005 ınternational conference on electrical machines and systems.
• F. Zhao, T.A. Lipo, L. Fellow, IEEE, B.I. Kwon, A Novel Dual-Stator Axial-Flux Spoke-Type Permanent Magnet Vernier Machine For Direct-Drive Applications, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 50, NO. 11, NOVEMBER 2014.
• S. Hosseini, J. S. Moghani, N. F. Ershad, B. B. Jensen, Design, Prototyping, And Analysis Of A Novel Modular Permanent-Magnet Transverse Flux Disk Generator, in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 4, pp. 772-780, April 2011.
• R.B. Mıgnot,F. Dubas, C. Espanet, C. Cuchet, D. Chamagne, Original Design Of Axial Flux PM Motor And Modeling Of The Magnetic Leakage Using A Magnetic Equivalent Circuit, 2012 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Oct. 9-12, 2012, Seoul, Korea.
• G. Peng, J. Wei, Y. Shi, Z. Shao, L. Jian, A Novel Transverse Flux Permanent Magnet DiskWind Power Generator with H-Shaped Stator Cores, Energies 2018, 11, 810.
• M.A. Noroozi, J.S. Moghani, R. Yazdanpanah, Passive-rotor Disk-shaped Transverse-flux Permanent-magnet Generator for Small Wind Turbine Application, The 6th International Power Electronics Drive Systems and Technologies Conference (PEDSTC2015) 3-4 February 2015, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
• Z. Jia, H. Lin, S. Fang, Y. Huang, Cogging Torque Optimization of Novel Transverse Flux Permanent Magnet Generator With Double C-Hoop Stator, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 51, NO. 11, NOVEMBER 2015. B. Kou, Member, IEEE, X. Yang, J. Luo, Y. Zhou, Modeling and Analysis of a Transverse-Flux Flux-Reversal Motor, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 31, NO. 3, SEPTEMBER 2016.
• J. Yan, Q. Li, H. Lin, Senior Member, IEEE, Y. Feng, Electromagnetic Design and Analysis of a Novel Flux-Concentrated Transverse Flux Permanent Magnet Disk Generator, 2014 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS),Oct. 22-25, 2014, Hangzhou, China.
• J. Yan, Q. Li, H. Lin, Senior Member, IEEE, Y. Feng, Electromagnetic Design and Analysis of a Novel Flux-Concentrated Transverse Flux Permanent Magnet Disk Generator, 2014 17th International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS),Oct. 22-25, 2014, Hangzhou, China.
• J. Yan, Y. Feng, P. Jin, Cogging Torque Optimization of Flux Concentrated Transverse FluxPM Disk Generator by Skewing PM Poles, Daejon Convetion Center (DCC), Compupag 2017, Daejon, Korea.
• T. Husain, Y. Sozer, I. Husain, E. Muljadi, Design of a modular E-Core flux concentrating axial flux machine, 2015 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Montreal, QC, pp. 5203-5210, 2015.
• S. Hosseini, J. S. Moghani, N. F. Ershad, B. B. Jensen, Design, Prototyping, and Analysis of a Novel Modular Permanent-Magnet Transverse Flux Disk Generator, in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 47, no. 4, pp. 772-780, 2011.
• J. G. Washington, G. J. Atkinson, N. J. Baker, Reduction of Cogging Torque and EMF Harmonics in Modulated Pole Machines, IEEE Transactıons On Energy Conversion, vol. 31, No. 2, June 2016. T. Srisiriwanna, M. Konghirun, A study of cogging torque reduction methods in brushless dc motor, 2012 9th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology, Phetchaburi, 2012, pp. 1-4.
• Y. Wang, J. Shen, Z. Fang, W. Fei, Reduction of Cogging Torque in Permanent Magnet Flux-Switching Machines, Journal of Electromagnetic Analysis and Applications, Vol.1 No.1, 2009.
• M. Aydin, Magnet skew in cogging torque minimization of axial gap permanent magnet motors, 2008 18th International Conference on Electrical Machines, Vilamoura, 2008, pp. 1-6.
• Y. Ueda, H. Takahashi, A. Ogawa, T. Akiba and M. Yoshida, Cogging-Torque Reduction of Transverse-Flux Motor by Skewing Stator Poles, in IEEE Transactions on Magnetics, vol. 52, no. 7, pp. 1-4, July 2016.