Sonlu Elemanlar Analizi Yazılımı ile IPM Mil Motor Performans Analizi Üzerine Karşılaştırmalı Bir Benzetim Çalışması

Abstract

Kalıcı tip mıknatıslı senkron motorlar, günümüzde sabit güç ve değişken hız gereksinimi olan bazı otomasyon sistemlerinde, beyaz eşyalarda, savunma sanayii uygulamaları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. CNC tezgâhları, ahşap tornaları, metal tornaları gibi ağır tork ve yüksek devir gerektiren uygulamalarda ise mil motorlar tercih edilir. Küçük bir hacme sahip olmalarına rağmen mil motorları, bulundukları sistemlerin daha yoğun ve verimli çalışmasını sağlarlar. Son yıllarda popüler konu haline gelen sonlu elemanlar analizi (SEA) yaklaşımı ile elektrik motorlarının performans incelemeleri, elektromanyetik modelleme ve benzetim çalışmaları kolaylıkla yapılabilmektedir. Böylece, farklı yapı ve özelliklerde tasarlanabilen elektrik motorlarının akım, gerilim, güç, tork ve hız karakteristikleri elde edilebilmektedir. Bu çalışmada, SEA yazılımı kullanılarak kalıcı tip mıknatıslı motorların (IPM) ve IPM mil motorların çalışma performanslarının karşılaştırması üzerine bir benzetim örneği verilmiştir. Böylece, mekatronik uygulama alanlarında sıkça kullanılan mil motorların tasarımı üzerine elde edilen performans verileri elde edilmiştir. Elektrik makinelerinin tasarımı konularına ilgi duyan araştırmacılar için örnek bir karşılaştırmalı SEA benzetim çalışması sunulmuştur.

Permanent magnet synchronous motors are used in many areas such as some automation systems, white goods, defense industry applications, which require constant power and variable speed. Spindle motors are preferred in applications that require heavy torque and high revolutions such as CNC machines, wood lathes, metal lathes. Although they have a small volume, spindle motors enable the systems they are in to work more intensively and efficiently. With the finite element analysis (FEA) approach, which has become a popular subject in recent years, performance studies of electric motors, electromagnetic modeling and simulation studies can be done easily Thus, current, voltage, power, torque and speed characteristics of electric motors that can be designed with different structures and features can be obtained. In this study, a simulation example is given on the comparison of operating performances of permanent magnet motors (IPM) and IPM spindle motors using FEA software. Thus, the performance data obtained on the design of spindle motors, which are frequently used in mechatronics application areas, are obtained. An exemplary comparative FEA simulation study is presented for researchers interested in the design of electrical machines.