Nüvesiz bir eksenel akılı senkron generatör tasarımı ve simülasyonu

Eksenel akılı sabit mıknatıslı senkron generaörler yüksek tork/kütle oranı ve buna karşın düşük devirlerde doğrudan tahrikli sistemlere uygunluğuyla ön plana çıkmaları nedeniyle, günümüzde rüzgâr türbini generatörlerine önemli bir alternatif teşkil etmektedirler. Bu tip generatörlerin statorları dairesel disk şekilli olduğundan dolayı yüksek güç yoğunluğuna sahip ve çok kutuplu olarak tasarlanabilirler. Bu üstünlüklerinden dolayı, rüzgâr hızının 2 m/s değerinin altındaki düşük hızlarda bile enerji üretilmesine olanak sağlamaları nedeniyle rüzgâr türbinleri gibi düşük devirli uygulamalarda önemli bir kullanım alanına sahiptirler. Bu çalışmada, sabit mıknatıslı eksenel akılı çekirdeksiz bir senkron genaratörün tasarımı ve simülasyonu yapılmıştır. İki stator ve üç rotorlu olarak tasarlanan bu generatörün yan rotorlarının tek tarafına; orta rotorun ise çift tarafına sabit mıknatıslar yerleştirilerek maksimum güç elde edilecek şekilde homojen bir akı dağılımı sağlanmıştır. Ayrıca, tasarlanan generatörün statorunda nüve kullanılmamıştır. Böylece, generatörün hem demir kayıpları azaltılmış, hem de kütlece daha hafif olması sağlanmıştır. Tasarımı yapılan generatörün üç boyutlu elektromanyetik analizi için sonlu elemanlar yönteminden yararlanılarak generatörün çıkış parametreleri optimize edilmiştir. Yapılan analiz ve optimizasyon işlemleri neticesinde, tasarımı gerçekleştirilen generatörden, en verimli sonuçların 500 d/dk'da alındığı ve generatörün bu devir sayısındaki faz başına düşen etkin çıkış geriliminin 84,84 V, etkin çıkış gücünün 1,8 kW ve veriminin ise %93,28 değerlerinde olduğu sonucuna varılmıştır.