Farklı Rotor Geometrilerine Sahip Senkron Relüktans Makinelerde Eksantriklik Hata Göstergeleri

Abstract

Senkron relüktans motorları (SynRM’ler), mıknatıssız rotor yapıları, yüksek verimleri ve farklı çalışma koşulları altında gösterdikleri sağlam performans nedeniyle modern tahrik uygulamalarında önemli ölçüde dikkat çekmektedir. Bununla birlikte, SynRM’ler güvenilirliklerini azaltabilecek elektriksel ve mekanik arızalara karşı hassastır. Bu arızalar arasında, rotor ve stator arasındaki küçük hizasızlıkların dahi dengesiz manyetik kuvvetlere, artan titreşime ve elektromanyetik gerilime yol açabilmesi nedeniyle, eksantriklik arızaları kritik öneme sahiptir. Bu çalışma, üç ve dört akı bariyerli rotor geometrilerine sahip SynRM’lerdeki statik (SE), dinamik (DE) ve karışık (ME) eksantriklik arızalarını iki boyutlu sonlu eleman analizi yöntemiyle incelemektedir. Sonuçlar, ME arızasının en ciddi elektromanyetik bozulmaya neden olduğunu, üç akı bariyerli rotorun ise azalmış çıkık kutupluluk nedeniyle daha yüksek moment dalgalanması ve daha düşük moment ürettiğini göstermektedir. Moment dalgalanması, ME koşullarında %33’e kadar artış göstererek en hassas arıza göstergesi olarak belirlenmiştir. Bu bulgular, rotor geometrisi, arıza şiddeti ve makina performansı arasındaki ilişkiye dair değerli içgörüler sunarak gelecekteki SynRM tasarım ve izleme stratejilerine rehberlik etmektedir.

Synchronous reluctance motors (SynRMs) have gained significant attention in modern drive applications owing to their magnet-free rotor structure, high efficiency, and robust performance under various operating conditions. Nevertheless, SynRMs remain prone to electrical and mechanical faults that can deteriorate their reliability. Among these, eccentricity faults are critical, as even minor misalignments between the rotor and stator can lead to unbalanced magnetic forces, increased vibration, and electromagnetic stress. This study investigates static (SE), dynamic (DE), and mixed (ME) eccentricity faults in SynRMs featuring three and four-flux barrier rotor geometries through 2D transient finite element analysis. The results reveal that ME causes the most severe electromagnetic distortion, while the three-flux barrier rotor exhibits higher torque ripple and reduced torque capability due to diminished saliency. Torque ripple is identified as the most sensitive fault indicator, increasing by up to 33% under ME. These findings provide valuable insights into the relationship between rotor geometry, fault severity, and machine performance, guiding future SynRM design and monitoring strategies.