• permanent magnet synchronous motor'un kısaltılmışı olan kalıcı mıknatıslı senkron motordur. stator'u standart bir indüksiyon motoruna*, rotoru ise fırçasız dc motoru*na benzer. mıknatıslar rotorda bulunur. yüksek verimlilik, yüksek moment yoğunluğu ve çeşitli hızlarda çalışabilmesi sayesinde; çekiş motoru olarak, elektrikli araç uygulamalarında tercih edilirler.

    bisikletten süper arabalara, elektrikli araç yapacağım diyorsanız. pmsm veya srm**'den birini seçmeniz gerek.*
  • yapılarındaki benzerlik sebebiyle literatürde fırçasız dc motor ile karıştırıldığı olmaktadır. her ikisinin de kalıcı mıknatıslı senkron motor olması sebebiyle, fırçasız dc motorlar da aslında "permanent magnet synchronous motor"lardır. aralarındaki temel fark pmsm'lerin yapısı itibariyle sinüsoidal, bldc'lerin ise trapezoidal geri-emf gerilimi üretmesidir. aynı mıknatıs yoğunluğundayken pmsm'ler, bldc motorlara göre biraz daha fazla tork üretmektedirler. bldc motorlarda blok komutasyon yöntemi kabul edilebilirken, pmsm'lerin komutasyonunda genellikle dtc ya da focgibi vektör kontrol yöntemleri kullanılır.
  • elektrikli araçları* tahrik edenlerinde gömülü mıknatıslı tiplerinin* tercih edildiği elektrik motorudur. bunun sebebi yüzey mıknatıslı* pmsm'lerin yüksek hızlar için elverişsiz olmasıdır. peki neden? irdeleyelim;

    elektrikli araçtaki tahrik sisteminin elektriksel kısmı temelde şöyledir:

    batarya -> sürücü** -> elektrik motoru

    bu sisteme göre elektrik motorunun ulaşabileceği maksimum hız için bataryanın gerilim değeri önemli bir sınırdır. bunun nedeni mıknatıslı elektrik motorları ile özdeşleşen back emf, yani zıt elektromotor kuvvetidir (bkz: back emf/@weirdfish). nedir bu back emf, bkz'ını verdiğim entry'nin özetini verelim:

    --- spoiler ---
    zıt emk için bu denklem;

    e = k*phi*n

    k: sargı tasarımı, motorun geometrik özellikleri vb. özellikleri içine alan bir sabit.
    phi: kutup başına ortalama manyetik akı.
    n: motor devir sayısı/dönme frekansı

    şeklinde çok basit bir hale indirgenir. bu denklemin bize anlattığı "motordaki manyetik akı ne kadar artarsa endüklenen gerilim o kadar artar (manyetik doyma olmadığı sürece)" ve "motor ne kadar hızlı dönerse endüklenen gerilim o kadar artar" şeklindeki iki ifadedir.
    --- spoiler ---

    yani olay şudur; örneğin, motor 100 nm'lik moment değerini 3000 rpm'de veriyorsa ve bu durumda sürücünün motor sargılarına uyguladığı gerilimin tepe değeri batarya gerilimi kadarsa bu motor 100 nm'lik momenti 3000 rpm'in üzerinde veremez zira artan devir sayısı ile back emf de artacağından motor sargı uçlarındaki gerilimin tepe değerinin batarya gerilimini aşması gerekir ki bu durumda motor, generatör olarak çalışıyor demek olur. (not: böyle bir motor 3000 rpm'de 100 nm üzerinde moment de veremez fakat bu durum back emf değil artan moment ile beraber motor sargısı üzerindeki gerilim düşümünün artmasıdır.). böyle bir motoru 3000 rpm üzerine çıkarmak ancak moment değerinin düşürülmesi ile olabilir. artan back emf'i, düşürülen moment sonucu sargılarda düşen gerilim düşümü kotarır ve daha düşük momentler ile daha yüksek devir sayısı mümkün olur. moment düşürülürken alan zayıflatma da (bkz: field weakening/@weirdfish) yapılırsa mıknatısların yarattığı manyetik alanın etkisi bastırılacağından (bunun detayını entry'nin ilerleyen kısımlarında daha iyi anlayabilirsiniz.) daha da yüksek hızlara erişilebilir (tabi mıknatısın etkisinin bastırılması motorun moment üretme becerisini de azaltır zira mıknatısların gücü ile doğru orantılı olarak moment üretirsiniz. ancak field weakening için bunun önemi yoktur zira alan zayıflatmadaki amaç elektrikli aracın düz yolda yüksek hızlara çıkması gibi düşük moment-yüksek hız gerektiren çalışma bölgeleridir.).

    buraya kadar anlatılanların özeti, bir pmsm için moment-hız eğrisinin şöyle bir şey olduğu aslında. elektrikli araçlarda yüzey mıknatıslı pmsm'lerin tercih edilmemesi de hız-moment eğrisindeki field weakening bölgesinin oldukça dar olması nedeniyledir. yani, yüzey mıknatıslı bir pmsm'in düşük moment ile yüksek devirlere çıkma becerisi motorun kendi yapısı yani mıknatısların rotordaki konumu nedeniyle oldukça kısıtlı olmuş olur. bu motorlarda alan zayıflatma da yapsanız moment üretme becerisi dramatik olarak düşeceğinden knee point'ten (en yüksek momentin en yüksek devirde verildiği sabit moment bölgesinden sabit güç bölgesine geçiş yapılan nokta, bizim örneğimizdeki 3000 rpm-100 nm noktasına denk gelir.) ötesi çok yoktur. aslında vardır ama bir elektrikli araç uygulaması için hiç tatmin edici değildir.

    field weakening bölgesini genişletmenin yolu mıknatısları rotor yüzeyinden alıp rotorun içine gömmektir. mıknatısların permeabiliteleri hava ile eşdeğer olduğundan mıknatısları rotor içerisine öyle konumlandırırsınız ki motordaki manyetik akı için bariyerler oluşturup asimetrik bir yapı elde edersiniz. yani bir saliency yaratırsınız (bkz: saliency/@weirdfish) ki bu da sizi mıknatısların ürettiği momente bağımlılığınızdan kurtarabilir. artık elinizde relüktans momenti de üretebilen bir motorunuz olmuş olur.

    gömülü mıknatıslı bir pmsm'de maksimum moment şöyle bir konumda elde edilir. rotor mıknatısları ve dönen manyetik alan kutupları arasında şekilde verildiği gibi bir açı yaratılması motordan akım başına maksimum momenti üretmenizi sağlayacaktır*. böyle bir konumda relüktans momenti yoktur. çünkü dma* ile mıknatıs kutuları arasındaki açı bir saliency yaratmaz. manyetik alan çizgilerinin yolunu tamamlayabilmesi için zorlu bir koşul olmadığından relüktans momenti de yoktur, yani şöyle bir durum. bu dert de değildir zira relüktans momentinden alan zayıflatma bölgesinde yararlanılır. mıknatıs etkisini back emf'i azaltmak için bastırırken ortaya relüktans momentinin çıkması motorun çok daha geniş bir alan zayıflatma bölgesine sahip olacağını açıklar. yani dma ile rotor kutupları şu
    şekilde konumlanırsa ortaya çıkan relüktans farkından dolayı (şunun gibi) bir moment üretilebildiği gibi mıknatıs etkisi bastırılıp back emf azaltılır. tam da istenilen harika bir durum elde edilmiş olunur.
hesabın var mı? giriş yap