Analytical modelling and multi-objective optimization of axial-flux permanent magnet machine with various PCB stators and development of a gan switched integrated motor drive PCB motor

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: FURKAN TOKGÖZ

Danışman: OZAN KEYSAN

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Eksenel akılı makineler, radyal akılı makinelere kıyasla daha yüksek tork yoğunluğu ve kısa eksenel uzunlukları sayesinde popülerlik kazanmaktadır. Ancak, ince form faktörleri nedeniyle seri üretimi problemli ve masraflıdır. Baskılı devre kartı (PCB) teknolojisi, son derece gelişmiş, hassas ve tutarlı PCB üretim sürecini kullanarak soruna bir çözüm sunar. Bununla birlikte, düşük bakır dolum faktörüne ve endüktansa sahip olmaları PCB motorların ana dezavantajlarıdır. Bu tez, PCB statorlu çift rotorlu tek statorlu eksenel akılı kalıcı mıknatıslı senkron makinelerin tasarımı ve geliştirilmesine odaklanmaktadır. PCB motorların geliştirilmiş analitik maliyet fonksiyonu ile tork yoğunluğunu iyileştirmek için çok amaçlı optimizasyon algoritmaları kullanılmış ve karşılaştırılmıştır. Farklı uygulamalarda hangi sarım şeklinin uygun olduğunu bulmak için birkaç stator sarım topolojisinin karşılaştırılması incelenmiştir. Dalga sargılarının endüklenen faz gerilimi ve çıkış torkunun analitik hesaplama metodolojisi geliştirilmiş ve test sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Düşük endüktans sorununun üstesinden gelmek için 1 MHz anahtarlama frekansında GaN anahtarlarına sahip entegre motor sürücülü PCB motoru geliştirilmiştir. Motor, oluşturulmuş model ve baskın olmayan sıralama genetik algoritması (NSGA-II) kullanılarak optimize edilmiştir ve eşit olmayan hat genişliğinin etkisini karşılaştırmak için iki stator tipi tasarlanmıştır. Stator kartının ve yuvaların bakır hatlarından yararlanılarak mekanik ve ısıl bir çözüm sunulmaktadır. Sistem, 7000 RPM'ye kadar çeşitli yük koşullarında hem jeneratör hem de motor çalışma modları altında test edilmiştir. Genel sistem verimliliği, ileri besleme kompanzasyonlu alan odaklı kontrol (FOC) ile nominal torkta 82% olarak bulunmuştur.