Rüzgar türbinleri için, düşük hızlı, sürekli mıknatıslı, yumuşak manyetik kompozit malzemeli, senkron generatör tasarımı, optimizasyonu ve üretimi

Abstract

Sürekli mıknatıslı senkron makinaların (SMSM) rüzgar türbinlerinde kullanımı son zamanlarda oldukça ilgi uyandırmıştır. Özellikle gelişen teknoloji ile birlikte makina tasarımlarındaki iyileşmeler sürekli mıknatıslı senkron makinaların önemini daha da artırmıştır. Ayrıca malzeme teknolojisindeki gelişmeler elektrik makinalarında hem daha az maliyetli hem de tasarımsal kolaylıklar sağlamıştır. Sürekli mıknatıslı senkron makinalar oluk/kutup oranının tam ve kesirli olması durumuna göre ikiye ayrılmaktadır. Oluk/kutup oranının kesirli olması durumunda elde edilen makine modeline kesirli oluklu sürekli mıknatıslı senkron makine denmektedir. Son yıllarda, kesirli oluklu senkron makinalar düşük moment dalgalanması ve düşük vuruntu momentine sahip olduğundan dolayı oldukça önem kazanmıştır. Bu çalışmada öncelikle stator kısmında yumuşak manyetik kompozit (YMK) malzeme kullanılan SMSM makinanın 2 boyutlu manyetik eşdeğer devresi (MED) oluşturuldu. Oluşturulan manyetik eşdeğer devrenin doğruluğu sonlu elemanlar yöntemi ile doğrulandı. YMK malzemeleri, elektrik makinalarında kullanıldığında akı 3 boyutlu bir yol izler. Bundan dolayı literatür incelendiğinde yapılan çalışmalarda YMK malzemeli makinaların analizi için 3 boyutlu analiz yapılmıştır. 3 boyutlu sonlu elemanlar analizi oldukça zaman almaktadır. Çalışmada kullanılan 2 boyutlu MED analizi sayesinde analiz süresi oldukça kısaltılmıştır. Oluşturulan MED yöntemi ile SMSM?nın momenti ve endüklenen gerilim hesaplanmıştır. Tez çalışmasında, oluşturulan optimizasyon algoritması kullanılarak prototip makina üretimi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca endüklenen gerilimi ölçmek için özel olarak kurulan deney düzeneği ile üretilen makinanın testleri yapılmış ve elde edilen sonuçların 3D SEY değerleri ve 2D MED ile karşılaştırmaları yapılarak önerilen yöntemin deneysel çalışma ile doğrulanması amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçlardan üretilen prototip ile tasarlanan algoritmanın uyum içinde olduğu görülmüştür.