HİBRİT ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN DÜŞÜK ÇALIŞMA GERİLİMİNDE İÇ ROTORLU FIRÇASIZ DOĞRU AKIM MOTORU TASARIMI
Öz
Bu çalışmada, hibrit araçlar için paralel yapıda kullanılabilmeye yönelik yüksek güç, yüksek verim ve yüksek moment özelliklerini sağlayan yüksek çalışma gerilimindeki (300 V) iç rotorlu fırçasız doğru akım motor tasarımı yerine tehlikeli sınırın altında kalan bir gerilimde (96 V) yeniden tasarlanması amaçlanmıştır. Bu tasarım çalışmaları ve sonlu eleman analizleri ANSYS Electronics Desktop paket programıyla yapılmıştır. Deney aracı olarak seçilen bir hafif ticari araç verileri kullanılarak uygulama esnasında ihtiyaç duyulacak olan parametreler (moment, güç, devir) hesaplanmış ve motor tasarımları bu parametreler göz önünde bulundurularak yapılmıştır. Elektrikli ve hibrit araçlarda kullanılan elektrik motorları, yüksek devirlerde yüksek güç ve moment ihtiyacını karşılayabilmek amacıyla genellikle 400 V gibi yüksek çalışma gerilimlerinde üretilmektedir. Yüksek gerilimlerdeki elektrik motor ve sürücülerinde çekilen güce bağlı olarak hat üzerinden geçen akım değerinin düşük olması fayda sağlarken, motor sürücünün geliştirilmesinde kullanılan komponentlerin maliyetlerinin ve elektrik çarpması riskinin artmasına neden olmaktadır. Bu çalışma ile üretilecek olan fırçasız doğru akım motorunun sürücü kısmındaki komponent maliyetlerinin azaltılması ve araç içerisindeki DC bara geriliminin tehlikeli alt sınırın altında olması amaçlanarak tasarımı yapılan yüksek gerilimdeki motorun çalışma gerilimlerinin düşürülmesi sağlanmıştır.
Anahtar Kelimeler
İç rotor BLDC motor, Düşük Çalışma Gerilimi, Verim, BLDC Motor Boyutlandırma, Sonlu Elemanlar Yöntemi.
Destekleyen Kurum
TÜBİTAK MAG ve İÜC BAP
Proje Numarası
216M252
Teşekkür
Bu çalışma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 216M252 proje numaralı ve "İçten Yanmalı Motorlu Taşıtlar için Yakıt Verimliliğini Arttırıcı ve Yenilikçi Teknolojilerin Geliştirilmesi" başlıklı ARDEB 1003 projesi kapsamında desteklenmiş ve finanse edilmiştir.
Bu çalışma İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi tarafından 33416 ve 52033 numaralı projeler ile desteklenmiş ve finanse edilmiştir.
Kaynakça
- Akar, M., Eker, M. ve Akın, F. (2021). BLDC motor design and application for light electric vehicle. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21(2), 326-336. doi: http://dx.doi.org/10.35414/akufemubid.889877
- Çabuk, A.S., Sağlam, S. ve Üstün, Ö. (2019). Farklı sargı yapılarının tekerlek içi fırçasız doğru akım motorlarının verimi üzerindeki etkilerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(4), 1975-1986. doi: http://dx.doi.org/10.17341/gazimmfd.571649
- European Standards, (2016). “IEC 61140:2016,” 2016. Erişim adresi: https://www.en-standard.eu/iec-61140-2016-protection-against-electric-shock-common-aspects-for-installation-and-equipment/.
- Hanselman, D. (2006). Brushless permananent magnet motor design. Ohio: Magna Physics Publishing.
- Hendershot, J.R. ve Miller, T.J.E. (2010). Design of brushless permanent-magnet motors. Munich: Motor Design Books LLC.
- Husain, I. (2003). Electric and hybrid vehicles design fundamentals. New York: CRC Press.
- Infineon IRFP4310ZPBF (2022). Infineon IRFP4310ZPBF. Erişim adresi: https://www.infineon.com/dgdl/irfp4310zpbf.pdf?fileId=5546d462533600a40153562c469e200f.
- Sitapati, K. ve Krishnan R. (2001). Performance comparisons of radial and axial field. IEEE Transactions on Industry Applications, 37(5), 1219–1226. doi: http://dx.doi.org/10.1109/28.952495
- Kerem, A. (2021). Design implementation and speed estimation of three‑phase 2 kW out‑runner permanent magnet BLDC motor for ultralight electric vehicles. Electrical Engineering, 103(5), 2547–2559. doi: http://dx.doi.org/10.1007/s00202-021-01279-5.8
- Mukherjee, P. ve Sengupta, M. (2014). Design, analysis and fabrication of a brushless DC motor, 2014 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems Konferansında Sunulmuş Bildiri, Mumbai.