HİBRİT ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN DÜŞÜK ÇALIŞMA GERİLİMİNDE İÇ ROTORLU FIRÇASIZ DOĞRU AKIM MOTORU TASARIMI

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.

In this study, it is aimed to redesign at a voltage below the dangerous limit (96 V) instead of a brushless direct current motor design with internal rotor at high operating voltage (300 V), which provides high power, high efficiency and high torque features for hybrid vehicles to be used in parallel structure. These design studies and finite element analysis have been done with ANSYS Electronics Dekstop software. Using the data of a light commercial vehicle selected as the test vehicle, the parameters (torque, power, speed) that will be needed during the application were calculated and motor designs were made taking these parameters into consideration. Electric motors used in electric and hybrid vehicles are generally produced at high operating voltages such as 400 V in order to meet the high power and torque requirement at high speeds. While it is beneficial that the current value passing through the line is low depending on the power drawn in the electric motors and drivers at high voltages, it causes the cost of the components used in the development of the motor driver and the risk of electric shock to increase. With this study, it was ensured that the component costs in the driver part of the brushless direct current motor to be produced were reduced and the operating voltages of the designed high voltage motor were reduced with the aim of keeping the DC bus voltage inside the vehicle below the dangerous lower limit.