Publication: Fırçasız doğru akım motor analizi ve sürücü devre tasarımı
Abstract
FIRÇASIZ DOĞRU AKIM MOTOR ANALİZİ VE SÜRÜCÜ DEVRE TASARIMI Fırçasız Doğru Akım Motorları elektriksel ve mekanik sınırlamalara sebep olan fırça ve kollektörlerin kullanılmadığı motorlardır. Fırçalı doğru akım motorlarına göre boyutları küçük, verimleri daha büyük ve daha sessiz çalışan motor grubundandırlar. Yarı iletken ve kalıcı manyetik malzeme teknolojilerindeki gelişmeler sayesinde, Fırçasız Doğru Akım Motorlarının kullanım alanları artış göstermiştir. Ev, ofis, büro araç gereçlerinde yaygın olarak kullanılırlar. Sessiz çalışmaları sebebiyle, hastanelerdeki tıbbi cihazlarda tercih edilirler. Boyutlarının küçüklüğü ve yüksek verimleri sebebiyle uzay ve havacılık endüstrisinde de tercih sebebidirler. Fırçasız Doğru Akım Motorları, kalıcı mıknatıs malzemeden üretilen rotor ve sargıların sarıldığı statordan meydana gelir. Fırçasız Doğru Akım Motorlarında komütasyon, sürücü devre sayesinde elektronik olarak gerçekleştirilir. Sargılar, sensörlü yada sensörsüz olarak tespit edilebilen rotor pozisyonuna göre enerjilendirilir. Fırçasız Doğru Akım Motorları, tek veya çok fazlı üretilebilir. Ancak, faz sayısı arttıkça üretim ve kontrol maliyeti artış gösterir. Bu çalışmada, rotoru Ferrite manyetik malzemeden üretilen, 24 oluklu statora sahip, üç fazlı, yıldız bağlı Fırçasız Doğru Akım Motoru incelenmiştir. Motor, tasarlanan sürücü devresi ile Bipolar ve Unipolar olmak üzere iki farklı modda çalıştırılmıştır. Bipolar modda, düşük kalkış akımıyla yüksek kalkış momenti elde edilmiştir. Unipolar modda ise momentte azalma olmasına rağmen, Bipolar uyartımla elde edilemeyen hızlara ulaşılmıştır. Ayrıca, tasarlanan sürücü devresi ile motor Bipolar modda çalışmaya başlatılıp, çalışmanın herhangi bir anında Unipolar moda geçirilmiştir. Bipolar modda motor, Unipolar moddan daha düşük akım değerleri ve daha düşük moment titreşimleri ile doğrusal bir çalışma sergilemektedir. Aynı gerilim kademesi için, Unipolar modda elde edilen hız değerleri ise Bipolar moddan çok daha yüksektir. Fakat akımın daha yüksek değerler aldığı Unipolar modda moment titreşimleri artmıştır.
ANALYSIS OF BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR AND DRIVING SYSTEM DESING Since brushes and commutators cause some electrical and mechanical limitations, brushless and electronically controlled commutation motors have been improved and powered by direct current electricity. Such motors offer several advantages over brushed DC motors, such as higher efficiency and reliability, reduced noise, smaller dimensions. Due to the increasing demand for compact and reliable motors and the evolution of lowcost power semiconductor switches and permanent magnet materials, brushless motors became popular in every application from home appliance to aerospace industry. A Brushless Direct Current (BLDC) motor is constructed with a permanent magnet rotor and wire wound stator poles. Unlike brushed DC motors, every brushless motor requires a drive to supply commutated current to the motor windings synchronized to the rotor position. Rotor position is knowable with or without sensor. BLDC motors can be produced as single phase or multi phases. If the number of phase of BLDC Motors increase, their production and control costs increase. In this study, BLDC Motor with Ferrite permanent magnets armature, 24 slots stator, three phases and star connection was analyzed. The motor was operated with designed drive system in two different modes as Bipolar and Unipolar. In Bipolar mode, high starting torque was obtained with low starting current. In Unipolar mode, in spite of the decrease in torques, the velocities that could not be obtained by Bipolar mode were achieved. In addition, the motor was started to study as Bipolar mode with designed drive system and then, it was passed to Unipolar mode momentarily. In Bipolar mode, motor executed linear running, with less starting current and less torque oscillation than Unipolar mode. In the same voltage grade, velocity values obtained in the Unipolar mode were higher than the values obtained in the Bipolar mode. But, torque oscillation increased in Unipolar mode having higher current values.
ANALYSIS OF BRUSHLESS DIRECT CURRENT MOTOR AND DRIVING SYSTEM DESING Since brushes and commutators cause some electrical and mechanical limitations, brushless and electronically controlled commutation motors have been improved and powered by direct current electricity. Such motors offer several advantages over brushed DC motors, such as higher efficiency and reliability, reduced noise, smaller dimensions. Due to the increasing demand for compact and reliable motors and the evolution of lowcost power semiconductor switches and permanent magnet materials, brushless motors became popular in every application from home appliance to aerospace industry. A Brushless Direct Current (BLDC) motor is constructed with a permanent magnet rotor and wire wound stator poles. Unlike brushed DC motors, every brushless motor requires a drive to supply commutated current to the motor windings synchronized to the rotor position. Rotor position is knowable with or without sensor. BLDC motors can be produced as single phase or multi phases. If the number of phase of BLDC Motors increase, their production and control costs increase. In this study, BLDC Motor with Ferrite permanent magnets armature, 24 slots stator, three phases and star connection was analyzed. The motor was operated with designed drive system in two different modes as Bipolar and Unipolar. In Bipolar mode, high starting torque was obtained with low starting current. In Unipolar mode, in spite of the decrease in torques, the velocities that could not be obtained by Bipolar mode were achieved. In addition, the motor was started to study as Bipolar mode with designed drive system and then, it was passed to Unipolar mode momentarily. In Bipolar mode, motor executed linear running, with less starting current and less torque oscillation than Unipolar mode. In the same voltage grade, velocity values obtained in the Unipolar mode were higher than the values obtained in the Bipolar mode. But, torque oscillation increased in Unipolar mode having higher current values.