Sonlu Elemanlar Analizi Yazılımı ile IPM Mil Motor Performans Analizi Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim Çalışması

Yıl 2021, Cilt: 2 Sayı: 2, 81 - 90, 29.12.2021

Büşra Aslan , Selami Balcı

Öz

Kalıcı tip mıknatıslı senkron motorlar, günümüzde sabit güç ve değişken hız gereksinimi olan bazı otomasyon sistemlerinde, beyaz eşyalarda, savunma sanayii uygulamaları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. CNC tezgahları, ahşap tornaları, metal tornaları gibi ağır tork ve yüksek devir gerektiren uygulamalarda ise mil motorlar tercih edilir. Küçük bir hacme sahip olmalarına rağmen mil motorları, bulundukları sistemlerin daha yoğun ve verimli çalışmasını sağlar. Son yıllarda popüler konu haline gelen sonlu elemanlar analizi (SEA) yaklaşımı ile elektrik motorlarının performans incelemeleri, elektromanyetik modelleme ve benzetim çalışmaları kolaylıkla yapılabilmektedir. Böylece, farklı yapı ve özelliklerde tasarlanabilen elektrik motorlarının akım, gerilim, güç, tork ve hız karakteristikleri elde edilebilmektedir. Bu çalışmada, SEA yazılımı kullanılarak kalıcı tip mıknatıslı motorların (IPM) ve IPM mil motorların çalışma performanslarının karşılaştırması üzerine bir benzetim örneği verilmiştir. Böylece, mekatronik uygulama alanlarında sıkça kullanılan mil motorların tasarımı üzerine elde edilen performans verileri rapor edilmiştir. Elektrik makinelerinin tasarımı konularına ilgi duyan araştırmacılar için örnek bir karşılaştırmalı SEA benzetim çalışması sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

Kalıcı tip mıknatıslı motorlar, IPM, mil motorlar, SEA

Kaynakça

• 1. Zhao, H., S. Yu, and F. Sun, Harmonic Suppression and Torque Ripple Reduction of a High-Speed Permanent Magnet Spindle Motor. IEEE Access, 2021. 9: p. 51695-51702.
• 2. Hou, M. and H. Shi, Stator-winding incipient shorted-turn fault detection for motor system in motorized spindle using modified interval observers. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2020. 70: p. 1-16.
• 3. Hey, J., T.C. Sing, and T.J. Liang, Sensor selection method to accurately model the thermal error in a spindle motor. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2017. 14(7): p. 2925-2931.
• 4. Hong, D.-K., et al., Development of a high speed induction motor for spindle systems. IEEE transactions on magnetics, 2013. 49(7): p. 4088-4091.
• 5. Sung, S., et al., Vibration and noise in a HDD spindle motor arising from the axial UMF ripple. IEEE transactions on magnetics, 2013. 49(6): p. 2489-2494.
• 6. Phyu, H., N. Aung, and C. Bi, Influence of winding structure and the effect of MMF harmonics to the spindle motor performance for ultrahigh TPI HDD. IEEE transactions on magnetics, 2013. 49(6): p. 2776-2781.
• 7. Chao, B., Hard disk drive spindle motor system design for data recording with ultrahigh TPI. IEEE transactions on magnetics, 2009. 45(11): p. 5123-5128.
• 8. Soh, C., et al., Contactless Measurement Method for Hard Disk Drive Spindle Motor Impedance. IEEE transactions on magnetics, 2009. 45(11): p. 5168-5171.
• 9. Ocak, O., M. Gulec, and M. Aydin. Performance Comparison of Different IPM Motor Topologies for Spindle Motor Drives. in IECON 2021–47th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. 2021. IEEE.
• 10. Purwanto, W., et al. Optimal Design of Stator Slot Geometry for High-Speed Spindle Induction Motor Applications. in 2019 International Conference on Information and Communications Technology (ICOIACT). 2019. IEEE.
• 11. BALCI, S., Senkron generatörlerde farklı stator oluk yapılarının uç gerilimine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi. Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 2019. 8(3): p. 947-957.
• 12. Bastos, J.P.A. and N. Sadowski, Electromagnetic modeling by finite element methods. 2003: CRC press.
• 13. DEMİR, N., M.R. MİNAZ, and M. KUNCAN, 3 Fazlı 37 kW’lık Asenkron Motorlarda Rotor Oluk Uzunluklarının Motor Verimine Etkilerinin Araştırılması. Muş Alparslan Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2(1): p. 18-28.