Yıl: 2020 Cilt: 0 Sayı: 19 Sayfa Aralığı: 946 - 959 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.31590/ejosat.770998 İndeks Tarihi: 15-10-2020

Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi

Öz:
Günümüzde teknolojideki gelişmelere paralel olarak, robotik sistemlerde, tıp alanında, otomotiv sektöründe ve endüstriyeluygulamalarda çok serbestlik dereceli hareket yapabilen motorlara ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu sebeple bu çalışmada, çok eksenlihareket kabiliyetine sahip bir sabit mıknatıslı küresel motor tasarımı yapılmış ve ANSYS Maxwell yazılımıyla sonlu elemanlaryöntemiyle (SEY) elektromanyetik analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizlerde, motorun rotorunda yer alan farklı mıknatıs türleri vemıknatıs yapılarının yanında, stator ve rotor nüvelerindeki farklı laminasyon türleri de dikkate alınarak motor tasarımları yapılmıştır.Mıknatıs olarak NdFe30, NdFe35, SmCo28 malzemeleri; mıknatıs yapısı olarak gömülü düz mıknatıs, gömülü V-tipi mıknatıs, yüzeymıknatıs; stator ve rotor yapılarındaki laminasyonlar için de steel_1008, M43_24G, JFE_Steel_50JNE300 malzemeleri kullanılarakoluşturulan her bir model için ayrı ayrı elektromanyetik analizler gerçekleştirilmiştir. Her bir tasarım için manyetik akı yoğunluğudağılımının manyetik doyum problemi incelenmiş, moment ve kuvvet değerleri hesaplanmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarakverilmiştir.
Anahtar Kelime:

The Effect of Using Different Magnet Structures and Different Magnet Materials on the Design of the Spherical Motor

Öz:
Today, with the advances in technology, the need for motors capable of multi-degree of freedom in robotic systems, medicine, automotive industry and industrial applications is increasing. For this reason, in this study, a permanent magnet spherical motor design with multi-axis motion ability has been designed and electromagnetic analysis has been done with ANSYS Maxwell software using the finite element method. In the analysis, motor designs were made by considering different types of magnets in the rotor and different lamination types in the stator and rotor cores with different magnet structures. Electromagnetic analyzes were performed for each model created using steel_1008, M43_24G, JFE_Steel_50JNE300 materials in stator and rotor structures and NdFe30, NdFe35, SmCo28 materials as magnets with embedded straigt magnet, embedded V-type magnet, surface magnet structures.For each design, magnetic saturation problem of magnetic flux density distribution is examined, moment and force values are calculated and results are given comparatively.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • Ahmadi S., Moghani, J.S. and Mirsalim, M., “Simulation and Analysis of a Novel PM Spherical 3-DOF Actuator with E-Shaped Stator and Blade-Shaped Rotor Structure”, 2018 9th Annual Power Electronics, Drives Systems and Technologies Conference (PEDSTC), (2018).
  • ANSYS Maxwell Online Help, ANSYS Electronics 2020R1, ANSYS Inc. , (2020).
  • ANSYS Maxwell 2020R1, ANSYS, Inc., (2020).
  • Cho, S., Lim, J.S., Oh, Y.J., Jeong, G., Kang, D.W. and Lee, J., “A Study on Output Characteristics of the Spherical Multi-DOF Motor According to the Number of Phases and Pole Pitch Angles”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 54, NO. 11, NOVEMBER 2018, (2018).
  • El-Khalafawy, K. and El-Amary, N.H., “Spherical Actuator Design and Operation Based on Magnetic Profile”, 2017 IEEE PES AsiaPacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), (2017).
  • Laithwaite, E., “Design of spherical motors”, Electrical Times, (9), 921-925, (1960).
  • Li, B., Li, Z., and Li, G., “Magnetic Field Model for Permanent Magnet Spherical Motor With Double Polyhedron Structure”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 53, NO. 12, DECEMBER 2017, (2017).
  • Li, H. and Li, T., “End-Effect Magnetic Field Analysis of the Halbach Array Permanent Magnet Spherical Motor”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 54, NO. 4, APRIL 2018, (2018).
  • Li, X., Bai, S., Chen, W. and Liu, J., “Torque Modelling and Current Optimization of a Spherical Actuator Built as an Electro-magnets Driven Spherical Parallel Manipulator”, 2017 IEEE 8th International Conference on CIS & RAM, Ningbo, China, (2017).
  • Li, Z., Chen, Q., Yue, F. and Zhang, Y., “Modal Analysis of Electromagnetic Resonance for Multi-degree-of-freedom Spherical Motor”, 2018 21st International Conference on Electrical Machines and Systems (ICEMS) October 7-10, 2018 Jeju, Korea, (2018).
  • Li, Z., Chen, Q. and Wang, Q., “Analysis of Multi-Physics Coupling Field of Multi-Degree-of-Freedom Permanent Magnet Spherical Motor”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 55, NO. 6, JUNE 2019, (2019).
  • Öner, Y., “Sabit Mıknatıslı Küresel Motorun Bilgisayar Destekli Üç Boyutlu Manyetik Analizi, Tasarımı Ve Uygulaması”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2004).
  • Rong, Y., Wang, Q., Lu, S., Li, G., Lu, Y. and Xu, J., “Improving attitude detection performance for spherical motors using a MEMS inertial measurement sensor”, IET Electr. Power Appl., 2019, Vol. 13 Iss. 2, pp. 198-205 © The Institution of Engineering and Technology 2018, (2018).
  • Takahara, T., Hirata, K., Niguchi, N., Nishiura, Y. and Sakaidani, Y., “Experimental Evaluation of the Static Characteristics of MultiDegree-of-Freedom Spherical Actuators”, IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, VOL. 53, NO. 11, NOVEMBER 2017, (2017).
  • Yan, L., Duan, Z., Zhang, Q., Qiao, H. and Gerada, C., “Development and Structure of Multi-DOF Spherical Induction Motor”, 2018 13th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA)), (2018).
  • Zhou, F., Li, G., Zhou, R., Ju, L., Ma, G. and Cao, X., “Structural parameters optimization of permanent magnet spherical motor based on BP neural network model”, 2017 12th IEEE Conference on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), (2017).
  • Williams, F., Laithwaite, E. And Piggot, L., “Brushless variable speed induction motor”, IEEE Proceedings, 2097U, 102-118, (1956).
  • Williams, F., Laithwaite, E. and Eastham, G.F., “Development of design of spherical induction motor”, IEEE Proceedings, 3036U, 471- 484, (1959).
APA GÜNDOĞAR U, Zorlu Partal S (2020). Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. , 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
Chicago GÜNDOĞAR UMUT YUSUF,Zorlu Partal Sibel Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. (2020): 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
MLA GÜNDOĞAR UMUT YUSUF,Zorlu Partal Sibel Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. , 2020, ss.946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
AMA GÜNDOĞAR U,Zorlu Partal S Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. . 2020; 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
Vancouver GÜNDOĞAR U,Zorlu Partal S Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. . 2020; 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
IEEE GÜNDOĞAR U,Zorlu Partal S "Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi." , ss.946 - 959, 2020. 10.31590/ejosat.770998
ISNAD GÜNDOĞAR, UMUT YUSUF - Zorlu Partal, Sibel. "Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi". (2020), 946-959. https://doi.org/10.31590/ejosat.770998
APA GÜNDOĞAR U, Zorlu Partal S (2020). Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0(19), 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
Chicago GÜNDOĞAR UMUT YUSUF,Zorlu Partal Sibel Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 0, no.19 (2020): 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
MLA GÜNDOĞAR UMUT YUSUF,Zorlu Partal Sibel Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.0, no.19, 2020, ss.946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
AMA GÜNDOĞAR U,Zorlu Partal S Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 0(19): 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
Vancouver GÜNDOĞAR U,Zorlu Partal S Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2020; 0(19): 946 - 959. 10.31590/ejosat.770998
IEEE GÜNDOĞAR U,Zorlu Partal S "Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi." Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 0, ss.946 - 959, 2020. 10.31590/ejosat.770998
ISNAD GÜNDOĞAR, UMUT YUSUF - Zorlu Partal, Sibel. "Farklı Mıknatıs Yapıları ve Farklı Mıknatıs Malzemeleri Kullanımının Küresel Motorun Tasarımına Etkisi". Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi 19 (2020), 946-959. https://doi.org/10.31590/ejosat.770998