Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi
Yıl: 2023 Cilt: 38 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1389 - 1402 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.988877 İndeks Tarihi: 23-03-2023
Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi
Öz: Fırçasız doğru akım motorları (Brushless Direct Current-BLDC) senkron motorlar grubunda sınıflandırılan ve endüstriyel alanlarda avantajlı özellikleri dolayısıyla tercih edilen elektrik motorlarındandır. BLDC motorlarının yapısında bulunan sabit manyetik alan üreten mıknatıslar, motor performansına doğrudan katkı sağlamaktadır. BLDC motorlarda kullanılan ve nadir toprak elementlerinin farklı güç derecelerinde üretilen NdFeB mıknatıslar, mükemmel manyetik özellikleri dolayısıyla tercih edilmektedirler. Kalıcı mıknatıslarda, fiziksel etkenler ve çevresel durumun etkisi olmasına rağmen, performans değerleri, maksimum enerji verimi 〖BH〗_max, artık akı yoğunluğu B_r , ve içsel zorlayıcı kuvvet H_ci parametreleri ile belirlenmektedir. Bu çalışmada, kalıcı mıknatıslı rotor yapısındaki BLDC motorlarda kullanılan Alnico, Seramik, SmCo ve NdFeB mıknatıs türleri ve bu mıknatısların motor performans parametrelerine etkileri analiz edilmektedir. Motor performansı için, hız, verim ve tork değerlerine göre mıknatıs türleri karşılaştırılmaktadır. NdFeB manyetik özellikleri yapılan analiz karşılaştırmalarında belirlenmektedir. Dolayısıyla çalışmaya bu mıknatısların farklı güç derecelerinde (N28-N38-N42-N52) elde edilen tiplerinin de motor performansına etkileri farklı sıcaklıklardaki (20℃ ,60℃ ,80℃ ) çalışma durumları göz önünde bulundurularak eklenmektedir. Çalışmada 2,45 kW gücünde gömülü monteli rotora sahip kalıcı mıknatıslı BLDC motor (IPMBLDC) kullanılarak, bu motor için sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan analiz ile NdFeB mıknatıs tiplerinin motor ısı transferine etkileri de belirlenmektedir.
Anahtar Kelime: Investigation of the effect of different power degree NdFeB magnets used in interior permanent magnet brushless direct current motor (IPMBLDC) on motor performance
Öz: Brushless Direct Current (BLDC) motors are known as synchronous motors and used in industrial areas due to their advantageous features. NdFeB magnets used in BLDC motors and produced at different power levels of rare earth elements are preferred due to their excellent magnetic properties. Although physical factors and environmental conditions have an effect on permanent magnets, the performance values are determined by the maximum energy efficiency $(𝐵𝐻_{max})$, residual flux density (𝐵_r,) and intrinsic coercive force $(𝐻_{ej} )$ parameters. In this study, Alnico, Ceramic, SmCo and NdFeB magnets used in BLDC motors with permanent magnet rotor structure and the effects of these magnets on motor performance parameters are analyzed. For motor performance, magnet types are compared by considering speed, efficiency and torque values. The magnetic properties of the NdFeB are determined by analysis comparisons. Therefore, the effects of the types of these magnets obtained at different power degrees (N28-N38-N42-N52) on the engine performance are included in the study by considering the operating conditions at different temperatures (20°C ,60°C ,80°C ). In the study, the effects of NdFeB on motor heat transfer are determined by an inner mounted rotor IPMBLDC motor with 2.45 kW power, the analysis made with finite element method (FEM).
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Maani T., Mathur N., Singh S., Rong C., Sutherland J.W., Potential for Nd and Dy Recovery from End-of-Life Products to Meet Future Electric Vehicle Demand in the U.S., Procedia CIRP, 98, 109–114, 2021.
- 2. Prashanth N.A., Flux maximization in wind turbine permanent magnet synchronous generator made of NdFeB permanent magnets, Materials Today: Proceedings, 49 (3), 731-737, 2021.
- 3. Parveen, S.M., Nelson I., Murugan S.S., Performance Analysis of N40 Permanent Magnet Using PMSLG for Wave Energy Conversion, IEEE International Conference on Power Electronics, Smart Grid, and Renewable Energy (PESGRE), Trivandrum-India, 1-6, 02-05 January, 2022.
- 4. Araz H.K., Yılmaz M., Design procedure and implementation of a high- efficiency PMSM with reduced magnetmass and torque-ripple for electric vehicles, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35 (2), 1089–1110, 2019.
- 5. He Y., Yu C., Haidar S., Zaeimbashi M., Stephen G. M., Heiman D., Sun N. X., High-performance on-chip hot-pressed NdFeB hard magnets for MEMS applications, IEEE Transactions on Magnetics, 57 (4), 1-4, 2021.
- 6. Ergene L.T., Polat A., Bakhtiarzadeh H., Design of a permanent magnet synchronous motor used in elevators, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33 (2), 757-770, 2018.
- 7. Wong Y.J., Chang H.W., Lee Y.I., Chang W.C., Chiu C.H., Mo C.C., Comparison on the coercivity enhancement of sintered NdFeB magnets by grain boundary diffusion with low-melting (Tb, R) 75Cu25 alloys (R= None, Y, La, and Ce), AIP Advances, 9(12), 125238, 2019.
- 8. Karhan M., Çakir M. F., Ann (Artificial neural network) controlled virtual laboratory design for NdFeB magnet production, Teh. Vjesn., 28(1), 334–339, 2021.
- 9. Maroufian S.S., Pillay P., Design and analysis of a novel PM-assisted synchronous reluctance machine topology with AlNiCo magnets, IEEE Transactions on Industry Applications, 55 (5), 4733-4742, 2019.
- 10. Stanford Magnets. Custom Rare Earth Magnets and Magnetic Assemblies. https://www.stanfordmagnets.com/. Erişim tarihi Mayıs 11, 2022.
- 11. Ozgenel M. C., Control of vector controlled permanent magnet synchronous motor, PhD Thesis, Gazı Unıversıty Instıtute Of Scıence And Technology, Ankara, 2003.
- 12. Şabciyan A. İ., Özel Mıknatıslayıcı Tasarımı, M.Sc. Thesis, İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, İstanbul, 2007.
- 13. K&J Magnetics, Inc. Strong Neodymium Magnets, Rare Earth Magnets. https://www.kjmagnetics.com/specs.asp. Erişim tarihi Mayıs 11, 2022.
- 14. Riba J.R., López-Torres C., Romeral L., Garcia A., Rare-earth-free propulsion motors for electric vehicles: A technology review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 57, 367-379, 2016.
- 15. Ranjan C., Modelling Theory and Applications of the Electromagnetic Vibrational Generator, Sustainable Energy Harvesting Technologies: Past, Present and Future, Yen Kheng Tan, Intechopen, Rijeka-Croatia, 55-109, 2011.
- 16. Çabuk A. S., Saglam S., Üstün Ö., Investigation on efficiency of in- wheel BLDC motors for different winding structures, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (4), 1975–1986, 2019.
- 17. Çağışlar A. S., İn S., Tiryaki H., Effects of Magnet Type and Thickness on Outer Rotor Brushless Direct Current Motor Designed by Calculating the Required Motor Power for an Electric Vehicle Prototype, Erzincan Üniversitesi Fen Bilim. Enstitüsü Dergisi, 13 (3), 1025–1041, 2020.
- 18. Nory H., Fırçasız Doğru Akım Motorunun Tasarımı ve Denetimi, M.Sc. Thesis Fırat University, Institute of Science and Technology, Elazığ, 2018.
- 19. Çabuk A. S., Tekerlek içi fırçasız doğru akım motorlarının en iyi tasarımı için yeni bir yaklaşım, PhD Thesis, Marmara University, Institute of Science and Technology, İstanbul, 2016.
- 20. Çabuk A. S., Tekerlekiçi Fırçasız Doğru Akım Motorlarının Sıcaklık Dağılımlarının Toplu Parametreli Devre Modeli Şeması ile İncelenmesi, Int. J. Adv. Eng. Pure Sci, 32 (2), 128–136, 2020.
| APA | tören m, Mollahasanoglu H (2023). Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. , 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| Chicago | tören murat,Mollahasanoglu Hakki Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. (2023): 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| MLA | tören murat,Mollahasanoglu Hakki Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. , 2023, ss.1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| AMA | tören m,Mollahasanoglu H Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. . 2023; 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| Vancouver | tören m,Mollahasanoglu H Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. . 2023; 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| IEEE | tören m,Mollahasanoglu H "Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi." , ss.1389 - 1402, 2023. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| ISNAD | tören, murat - Mollahasanoglu, Hakki. "Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi". (2023), 1389-1402. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.988877 |
| APA | tören m, Mollahasanoglu H (2023). Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(3), 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| Chicago | tören murat,Mollahasanoglu Hakki Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38, no.3 (2023): 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| MLA | tören murat,Mollahasanoglu Hakki Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.38, no.3, 2023, ss.1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| AMA | tören m,Mollahasanoglu H Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(3): 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| Vancouver | tören m,Mollahasanoglu H Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2023; 38(3): 1389 - 1402. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| IEEE | tören m,Mollahasanoglu H "Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38, ss.1389 - 1402, 2023. 10.17341/gazimmfd.988877 |
| ISNAD | tören, murat - Mollahasanoglu, Hakki. "Gömülü kalıcı mıknatıslı-fırçasız doğru akım motorda (IPMBLDC) kullanılan farklı güç dereceli NdFeB mıknatısların motor performansına etkisinin incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 38/3 (2023), 1389-1402. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.988877 |
