Kablosuz güç transfer sistemleri için ortak endüktans hesabı üzerine yeni bir analitik yöntem

Maxwell'in elektromanyetik alan denklemlerinin bir parçası olan Ampere ve Faraday yasalarını temel alan Kablosuz Güç Transferi (KGT) üzerine yapılan araştırmalar yarı iletken, kontrol ve malzeme teknolojilerindeki gelişmelere bağlı olarak giderek artmaktadır. KGT sistemleri, elektrikli araçların kablosuz şarjı, tüketici elektroniği, biyomedikal implantlar, kablosuz sensörler ve veri iletimi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Endüktif kuplaj prensibiyle çalışan KGT sistemlerinde ortak endüktans hesabı büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, 3D uzayında keyfi olarak konumlandırılmış özdeş olmayan n-kenarlı düzlemsel düzgün çokgen bobinler arasındaki ortak endüktans hesabı üzerine yeni bir analitik yöntem sunulmuştur. Bu yöntemde birbirlerinden boyut, geometrik şekil ve sarım sayısı olarak aynı veya farklı bobinler kullanılmıştır. Ayrıca, ortak endüktans hesabı yapılırken, bobinler arasında oluşabilecek tüm yanal ve açısal yanlış hizalama durumları da dikkate alınmıştır. Stokes Teoremi'ne dayanan ortak endüktans hesabında manyetik akıya ulaşmak için manyetik akı yoğunluğu vektörü yerine manyetik vektör potansiyel (MVP) kullanılmıştır. MVP aracılığıyla zorlu matematiksel işlemler gerçekleştirilerek, herhangi bir düzgün çokgen şekle ve 3D uzayında herhangi bir konuma sahip iki bobin arasındaki ortak endüktansı basit bir şekilde ve çok kısa zamanda hesaplayan tek bir analitik çözüm fonksiyonu elde edilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında kullanılan yeni analitik yöntem on farklı bobin sistemi üzerinde uygulanmıştır. Bu yöntemden elde edilen sonuçlar; literatürdeki diğer çalışmaların sonuçlarıyla, Ansys Maxwell programından elde edilen analiz sonuçlarıyla ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Yapılan bu karşılaştırmalar, yeni analitik yöntemin çok yüksek oranda bir doğruluk ile çalıştığını ve yöntemin geçerliliğini kanıtlamıştır. Ortak endüktans hesabı üzerine gerçekleştirilen bu yeni çalışma, sarım sayısı, şekil ve boyut bakımından farklı bobinler arası 3D uzayında yanal ve açısal yanlış hizalamalara rağmen doğru sonuç vermesinden dolayı, bu alanda yapılmış çok kapsamlı bir çalışmadır.