Eksenel akılı sabit mıknatıslı açık oluklu senkron (EASMAOS) alternatörlerde mıknatıs gruplama tekniğinin uygulanması

Dünyamızda fosil yakıt rezervlerinin azalması, belli ülkelerin tekelinde olması, enerji ihtiyacının ve çevre kirliliğini arttırması sebebiyle yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelme olmuştur. Bu kaynaklardan biride rüzgâr enerjisidir. Bu güne kadar rüzgâr türbinleri, kanatlardan gelen hareketi alternatörlere dişli sistemlerle aktardığından büyük hacimli ve sürekli bakım gerektiren sistemler olmuştur. Bu olumsuzlukları gidermek amacıyla kanat miline direk bağlanabilecek alternatörler geliştirilmiştir. 19. Yüzyıl'dan itibaren üzerinde çalışılan "Eksenel Akılı Sürekli Mıknatıslı (EASM) Makineler" düşük güç yoğunluklu mıknatıslar sebebiyle sınırlı uygulama alanı bulmuştur. 1980 yıllardan sonra mıknatıs teknolojisindeki önemli gelişmeler meydana gelmiştir. Böylece rotorda sargı yerine yüksek manyetik akı sağlayan mıknatıslar (NdFeB ve Sm2Co17) kullanılmaya başlanmıştır. Böylece rotordaki sargılarda oluşan bakır kayıpları olmadığından verimde yükselmeler olmuştur. Böylece günümüzde "Eksenel Akılı Sürekli Mıknatıslı Makineler" küçük hacim ve ağırlıkta, düşük kayıplar, yüksek ağırlık/moment oranı ve yüksek güç gibi avantajlara sahip olarak sık kullanılan bir makine haline gelmiştir. EASM makineler sahip oldukları önemli özellikler yanında, bazı dezavantajlara sahiptir. Vuruntu momenti bunlardan en önemli olanıdır. Oluk kenarı ile mıknatıs arasında meydana gelen etkileşim sonucu oluşan bozucu momentlere vuruntu momenti denir. EASM makinelerinde açık oluk kullanımı üretim maliyetini önemli ölçüde düşürmekle birlikte, vuruntu momenti değerlerini ciddi oranda arttırmaktadır. EASM makinelerinde vuruntu momentini gidermek için literatürde birçok yöntem verilmiştir. Verilen bu yöntemler temelde ikiye ayrılır. Birincisi rotor tarafında yapılan teknikler, ikincisi ise stator tarafında yapılan tekniklerdir. Rotor tarafında yapılan teknikler üretim maliyeti açısından daha uygundur. Bunların başlıcaları: mıknatıs kaykı teknikleri, çift rotorlu sistemlerde rotor kaydırma, her iki rotorda farklı yay uzunluğunda mıknatıs kullanma, mıknatısların kendi etrafında belli bir açıyla döndürülmesi, değişik tip mıknatıs kullanımı ve mıknatıs gruplamasının yapılmasıdır. Bu çalışmada açık oluklu eksenel akılı sabit mıknatıslı (AOEASM) alternatörün vuruntu momentini azaltmak için mıknatıs gruplama tekniği önerilmiştir. Önerilen bu teknik için deneysel bir düzenek oluşturularak 2- 4 ve 6'lı gruplama için deneysel veriler elde edilmiştir. Literatürde sadece 2'li gruplama tekniğinden bahsedilmiştir. Literatürde yapılan çalışmalar ise simülasyon ile sınırlı kalmıştır. Dolayısıyla yapılan bu çalışma ile açık oluk yapısına sahip alternatörde meydana gelen büyük vuruntu momentlerini gidermek için farklı sayıda gruplamalar yapılarak alternatör performansı üzerine etkileri incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda mıknatıs gruplama tekniğinin vuruntu momenti ve harmonik bozulmaları için etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Bununla birlikte gruplama sayısı arttıkça gruplar arası açının da azalması gerektiği ortaya çıkmıştır. Ayrıca 2- 4 ve 6'lı gruplamalarda optimum açı değerleri ise sırasıyla 34- 32 ve 30 derece olarak bulunmuştur.