Son yıllarda elektrikli araçlarda sabit mıknatıslı (PM) senkron motorların uygulaması hızla artmıştır. Bunun başlıca nedeni, PMSM'lerin geleneksel AC endüksiyon motorlarından daha yüksek hızlara ulaşabilmesidir. Bununla birlikte, PMSM'lerin yüksek hızda çalışması, elektromanyetik tasarım, termal yönetim ve mekanik yapı açısından daha fazla zorluk teşkil etmektedir. PMSM'lerin verimliliğini ve güç yoğunluğunu iyileştirmek için bir dizi teknik geliştirilmiştir. Bunlar, demir çekirdek kaybını optimize etmeyi, manyetik indüksiyon yoğunluğunu ve demir çekirdekteki farklı konumların harmonik bileşenlerini iyileştirmeyi, toroidal sargı yapısını benimseyerek bakır tüketimini azaltmayı ve uç sargıdaki dönüş sayısını en aza indirmeyi içerir.
Yüksek hızlı PMSM'lerin geliştirilmesindeki en önemli zorluk, rotor demir çekirdek kaybını azaltmaktır. Bu amaçla, stator yuvası açıklığının ayarlanması, kutup yuvası uyumunun optimize edilmesi, eğik yuva ve manyetik yuva takozu kullanılması gibi çeşitli önlemler önerilmiştir [1]. Ancak bu yöntemler rotordaki girdap akımı kayıplarını sadece zayıflatabilir, tamamen azaltamaz. Ayrıca karmaşık ve pahalı kontrol sistemleri gerektirirler.
Bir diğer önemli konu da PMSM'lerin yüksek hızlarda kararlılığının iyileştirilmesidir. Bu amaçla temassız yatakların kullanılması etkili bir çözümdür. Bunlar arasında hava yatakları ve manyetik kaldırma yatakları en umut verici olanlardır. Bilyalı rulmanlara kıyasla bu temassız rulmanlar, rotoru çok daha düşük bir kütlede destekleyebilir ve daha yüksek hızlarda çalışabilir. Bununla birlikte, maliyetleri hala engelleyicidir.
PMSM'lerin rotor demir kaybını daha da azaltmak için kalıcı mıknatısların kurulum parametrelerini optimize etmek gerekir. Bu, manyetik devrelerin girdap akımı dağılımını analiz etmek ve optimize etmek için yeni bir yöntem uygulanarak elde edilebilir. Bu yöntem, sonlu elemanlar modeli ile basitleştirilmiş bir fiziksel modelin bir kombinasyonunu kullanır. Ortaya çıkan model, çeşitli koşullar altında çift katmanlı bir V tipi HSPMM'nin sıcaklık alanını hesaplamak için uygundur.
HSPMM'nin çalışma sıcaklığını düşürmek için rotor ve stator yapılarını veya soğutma modunu değiştirmeye odaklanan önceki araştırmaların aksine, bu yöntem herhangi bir yapısal değişiklik gerektirmez. Ayrıca kalıcı mıknatısların kurulum parametrelerini değiştirerek bakır ve demir kaybını azaltmaya odaklanır. Ayrıca, bu yöntemin sonuçları, HSPMM'nin elektromanyetik modelleri ile ETCM'ninkiler karşılaştırılarak doğrulanmıştır. Şekil l'de gösterildiği gibi 7, FEA ve MEC arasındaki yakınsama doğruluğu 0,95'in üzerindedir, bu da bu yöntemin HSPMM'lerin elektromanyetik hesaplama sürecinde çok zaman kazandırabileceği anlamına gelir. Ek olarak, birleştirilmiş doğruluk, bir test modelinin deneysel sonuçlarıyla da doğrulanmıştır. Bu sonuçlar, ETCM yönteminin ve bu yazıda önerilen sıcaklık alanı optimizasyon yönteminin güvenilir ve verimli olduğunu göstermektedir.
Neodim Demir Bor Mıknatıs Üreticileri
