Klasik ve Çapraz Akı Dağılımına Sahip Döner Yapıdaki Anahtarlamalı Relüktans Motorların Performans Karşılaştırması

Abstract

ÖzYakın zaman içerisinde yapılan çalışmalarda, çapraz akı dağılımına sahip anahtarlamalı relüktans motorların (ÇARM), radyal akı dağılımına sahip klasik anahtarlamalı relüktans motorlar (KARM) ile kıyaslandığında yüksek güç ve tork yoğunluğuna sahip oldukları ifade edilmektedir. Sunulan çalışmada, KARM ile ÇARM'ler arasında kapsamlı bir karşılaştırma yapılmıştır. ÇARM'lerin yapılandırılmasında gereksinim duyulan ek mekaniksel bileşenler, motora ait stator ve rotor bloklarının oluşturulmasında kullanılan malzemeler, ilgili malzemelerin manyetik karakteristikleri ve bu malzemelerin kullanılması sonucu motorun boyutları, hacim ve ağırlığında meydana gelen değişiklikler dikkate alınmak durumundadır. Dairesel sargı konfigürasyonu gibi farklı sargı olasılıkları performans açısından farklılıklar oluşturabilmektedir. Gerçekleştirilen çalışmada, adil bir karşılaştırma yapılabilmesi için KARM ve ÇARM yapıları eşit dış boyut, motor eksenel boyu ve manyetik akı yoğunluğu gibi kriterler ve bunun yanında benzer tork profilleri dikkate alınarak incelenmiştir. İncelenen makinaların performanslarının elde edilebilmesi için analitik hesaplamalar ile birlikte iki ve üç boyutlu sonlu elemanlar metotları (SEM) kullanılmıştır. Çalışmada elde edilen sonuçlar, KARM'lerin ÇARM'ler ile kıyaslandığında aynı ya da daha iyi performans sergilediğini açık bir şekilde göstermektedir. Bununla birlikte KARM'lerin çok daha kolay bir şekilde yapılandırılabilmesi, ilgili motorları ARM yapıları içerisinde avantajlı olan bir yapı olarak ortaya koymaktadır. AbstractHigh power and torque densities have been claimed for transverse flux structures over the conventional (radial flux) switched reluctance machine (CSRM) structures in recent publications. A comprehensive comparison between the transverse SRMs (TSRM) and CSRMs requires inclusion of the specific constructional requirements of the TSRM. Then it must take into account the back irons of the stator and rotor, the material for them and their magnetic characteristics, and their resulting impact on the outer machine dimensions, weight and volume. Performance differentiation that can accrue as a result of different winding possibilities such as hoop (circular) and concentric windings on the TSRM are also considered for the comparison. For a fair comparison of the two types of the SRMs, equal outer dimensions, stack length and magnetic flux density are assumed. In addition, similar torque profiles are also considered. Both analytical and 2D and 3D finite element methods (FEM) are employed in this research to determine the performance of the machines. The research results clearly indicate that CSRMs match or exceed the performance of the TSRMs. In combination with this fact that CSRMs are simpler to construct will make them the choice structure for the switched reluctance motor (SRM) kind.