Yüksek hız uygulamaları için yüksek güç yoğunluklu yeni bir anahtarlamalı relüktans motorunun geliştirilmesi

Yüksek hız kavramı, son yıllarda üretim teknolojisindeki gelişmelerin elektrik makinalarına bir yansıması olarak değerlendirilebilir. Akıllı telefonlardan internete, iletişimden ulaşıma, üretimden tüketime, kısacası hayatımızın en ücra köşesine dahi nüfuz eden yüksek hız gereksinimi çağımızın vazgeçilmezi hükmündedir. Bu tez çalışması, yüksek hız uygulamasına özgü, teknolojinin gelişimine uyum sağlamış yeni bir yüksek güç yoğunluklu anahtarlamalı relüktans makinasının (ARM) ve sürücüsünün geliştirilmesini kapsamaktadır. Elektrik makinalarının tasarımı, başta elektriksel-elektromanyetik olmak üzere, mekanik, termal ve akustik problemleri de bünyesinde barındırmaktadır. Ancak geleneksel elektrik makinası tasarımlarında çoğunlukla elektriksel ve elektromanyetik olarak inceleme yapılmaktadır. Tasarımı yapılan elektrik makinasının mekanik, termal ve akustik bilim dallarındaki limitlere yaklaşmadığı varsayımı yapılmaktadır. Bu yaklaşım konvansiyonel elektrik makinaları için kısmen doğru karşılanabilir. Ancak yüksek hızlı elektrik makinalarının geliştirilmesi esnasında tasarımcı bahsedilen beş bilim dalını beraber irdelemek durumunda kalmaktadır. Bu durum, elektrik makinası tasarımını oldukça zorlaştırmaktadır. Bu tezde tasarımı yapılan yüksek hızlı elektrik makinası beş bilim dalı gözönüne alınarak incelenmiş/analiz edilmiş ve yorumlanmıştır. Yüksek hızın doğal bir sonucu olarak ortaya çıkan yüksek uyartım frekansı, elektrik makinasındaki demir kayıplarını arttırmaktadır. Gerek bu sorunu çözebilmek gerekse yüksek güç yoğunluğu elde edebilmek amacıyla endüstriye yeni kazandırılmış malzeme kaliteleri araştırılmış, yüksek güç yoğunluğu ve minimum demir kaybı sağlayan kobalt-demir alaşımlı laminasyon malzemesi ilk kez bir yüksek hızlı elektrik makinasında bu tez çalışmasında kullanılmış, test edilmiştir. Tez akışı şu şekilde sıralanabilir: Elektrik makinalarında yüksek hız kavramının tanımı; elektrik makinalarında yüksek hızın sağladığı avantaj ve dezavantajlar ve yüksek hız endüstriyel uygulama alanları, bu konuda yapılmış çalışmalar ve bu çalışmaların sınıflandırılması birinci bölümde verilmektedir. İkinci bölümde, yüksek hız uygulama alanlarından biri olan CNC tezgahları için yüksek hızlı anahtarlamalı relüktans motoru geliştirilmiştir. Anahtarlamalı relüktans motorunun uygulama gereksinimleri gözönüne alınarak yapılan tasarım, optimizasyon ve analizler sonuçları yine bu bölümde sunulmaktadır. Üçüncü bölümde, anahtarlamalı relüktans motorunun ve sürücüsünün üretim aşamaları anlatılmıştır. Son olarak, kurulan test düzeneği ve test sonuçları sunulmuş ve tez çalışması süresince elde edilen çıktıların yorumları sonuç bölümünde özetlenmiştir.