Asansör Tahrik Sistemleri İçin Dıştan Rotorlu Sürekli Mıknatıslı Bir Senkron Motorun Tasarımı Ve Prototip Üretimi

Abstract

ÖZET Bu projede, asansör tahrik sistemleri için dıştan rotorlu sürekli mıknatıslı bir senkron motorunun (SMSM) tasarımı, modellenmesi ve prototip üretimi yapılmıştır. Asansör tahrik sistemlerinde genellikle içten rotorlu ve redüktörlü asenkron motorlar kullanılmaktadır. Son zamanlarda dişlisiz (gearless) SMSM’lerin yaygınlaşması ile tahrik sistemlerindeki verimler artmış ve hareket organlarındaki maliyetler ciddi oranda düşmüştür. Proje kapsamında gerçekleştirilen dıştan rotorlu motor tasarımı sayesinde, içten rotorlu dişlisiz asansör tahrik motorlarına göre daha yüksek verim değerlerinin elde edilmesi amaçlanmıştır. Karşılaştırma motoru olarak sektörde satışı gerçekleştirilen, ayrıntılı analiz ve test sonuçları literatürde yer alan, 4 kW gücünde içten rotorlu bir SMSM seçilmiştir. Tasarlanan ve üretimi yapılan motor verileri karşılaştırma motoru ile kıyaslanmış ve anma değerlerinde %12.17 verim artışı elde edilmiştir. Dıştan rotorlu SMSM’nin rotorundaki dönme hareketi mile indirgenmiş ve piyasada seri üretimi yapılan tahrik kasnaklarına ve fren mekanizmalarına uygun yeni bir motor tasarımı elde edilmiştir. Dıştan rotorlu SMSM’nin tasarım aşamalarında, elektromanyetik analiz yazılımı ile yapay arı kolonisi (ABC) algoritması kullanılarak motor performans verileri iyileştirilmiştir. Bu bağlamda, ilk olarak motorun analitik tasarımı yapılmış, daha sonra ise sonlu elemanlar metodu ile elektromanyetik, yapısal ve termal analizleri gerçekleştirilmiştir. Proje kapsamında sunulan dıştan rotorlu SMSM’nin ticarileşmesi durumunda, ülkemizin asansör motorları alanındaki rekabet gücüne katkı sağlanması hedeflenmektedir. Aynı çerçeve boyutlarına sahip içten ve dıştan rotorlu asansör tahrik motorlarının karşılaştırıldığı bu çalışmanın, motor tasarımı ve asansör tahrik sistemleri konusunda çalışacak araştırmacılara fayda sağlaması beklenmektedir. Anahtar kelimeler: Asansör tahrik motoru, senkron motor, dişlisiz motor, dıştan rotorlu motor, elektrik motoru tasarımı.

ABSTRACT In this project, it is done the design, modelling and prototype production of an external rotor permanent magnet synchronous motor (PMSM) for elevator traction systems. Generally, the inner rotor and gear structures are used for elevator traction systems. The efficiency has increased with the use of gearless PMSMs and the cost of moving mechanisms has fallen considerably. With external rotor motor design which is realized within the scope of the project, it is aimed to obtain higher efficiency values than inner-rotor gearless elevator traction motors. As a comparison motor, it is selected an inner rotor PMSM with 4 kW power whose detailed analysis and test results are in the literature and sold in the market. Data of produced and comparison motor was compared and 12.17% efficiency increase was obtained in nominal values. The rotational movement of the external rotor PMSM has been reduced to the shaft and a new motor design fitting with the traction pulleys and brake mechanisms in the market has been obtained. During the design stages of the external rotor PMSM, motor performance was improved by using artificial bee colony (ABC) algorithm with electromagnetic analysis software. In this context, firstly, the analytical design of the motor was made, and then electromagnetic, structural and thermal analyses were carried out with the finite element method. It is aimed to contribute to the competitiveness of our country in the field of elevator motors in the event that the external rotor PMSM presented within in the project is commercialized. This study, which compares internal and external rotor elevator traction motors with the same frame dimensions, is expected to contribute researchers who will work on motor design and elevator traction systems. Keywords: Elevator traction motor, Synchronous motor, Gearless motor, External rotor motor, Electric motor design.