Mıknatısların içine yerleştirildiği alüminyum disk, her mıknatısın çevresinde kısa devre edilmiş bir sarım gibi çalışıyor. Açık oluklardan kaynaklanan akı dalgalanması bu halkalarda büyük dolaşım akımları sürüyor; ısı doğrudan rotorda üretiliyor ve rotorun ısısını atacak iyi bir yolu yok. Tablo, yüksüzde bile rotorun ısınması gözlemiyle birebir örtüşüyor. Dinamometrede orta yükte %78–83 verim ölçüldü; maksimum tork noktasındaki (150 Nm) 6,9 kW'lık kaybın yaklaşık yarısı devirle (rotor tarafı), yarısı akımla (sargı/sürücü tarafı) artmaktadır.
Isınma yüksüzken de oluşuyor ve en sıcak bölge rotor. Yüksüzde sargı akımı küçük olduğundan bakır (I²R) kayıpları bu tabloyu açıklamaz: ısı rotorun kendisinde, manyetik alanın değişiminden doğan girdap akımlarıyla üretiliyor. Rotorun ısısını atabileceği tek yol iki hava aralığı ve mil olduğu için birkaç yüz watt'lık bir kayıp bile diski 60–100 °C'ye taşımaya yeter.
Mıknatıslar diskin içinden geçen ceplere oturduğu için her mıknatısın etrafında kapalı bir alüminyum halka var. Mıknatıs açık olukların önünden geçerken akısı 18 × devir/60 frekansında (1500 rpm'de 450 Hz) dalgalanıyor ve bu dalgalanma halkada yüzlerce amper mertebesinde dolaşım akımı sürüyor. Aynı halka, PWM dalgalılığını ve yük altındaki stator harmoniklerini de yakalıyor. Rotor fotoğrafları halkayı doğruluyor: mıknatıslar alüminyum pencerelerde; B yüzünde ağların üstünde yalnız 2 mm FR4 kaplama var (Bölüm B2).
Maksimum tork noktasında (1005 rpm / 150 Nm) 22,7 kW DC girişe karşılık 15,8 kW mil gücü: 6,9 kW kayıp. Bu kaybın ~3,6 kW'ı devirle artıyor (rotor/demir tarafı — ana bulguyu destekliyor), ~3,3 kW'ı akımla artıyor (sargı/sürücü tarafı — ikinci, bağımsız bir iyileştirme alanı). Verimin orta yükte %78–83'e çıkıp maksimum torkta düşmesi, kayıpların önemli kısmının yükle büyüdüğünü gösteriyor (bkz. Bölüm D2).
| # | Olası neden | Olasılık | Isınan yer | Dayanak |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Al disk cepleri → mıknatıs çevresinde kısa devre halkası | Çok yüksek | Rotor | Yüksüzde rotor ısınıyor · disk alüminyum · açık oluk · 18/20 |
| 2 | Tek parça NdFeB mıknatıslarda girdap akımı | Yüksek | Mıknatıs | Segmentasyon yok; aynı harmonik kaynağı |
| 3 | Açık oluk → güçlü oluk harmonikleri (1 ve 2'yi besler) | Yüksek | Rotor | Açık oluk · kutup adımı 18° < oluk adımı 20° |
| 4 | Sargı / akım tarafı kayıpları (bakır, tork sabiti, sürücü) | Yüksek | Stator sargısı | Dinamometre: 150 Nm'de ~3,3 kW akımla artan kayıp |
| 5 | İkincil nedenler: PWM dalgalılığı, hava aralığı asimetrisi, rulman, enkoder ofseti | Orta–düşük | — | Ayrıntı ekte (isinma-raporu-ek.pdf) |
Yüksüzde 60–100 °C'ye çıkan rotor, 150 Nm sürekli yükte daha da ısınır: 18/20 sargının 8. mertebe MMF harmoniği akımla büyür ve aynı alüminyum halkalarda ek kayıp üretir. SH sınıfı mıknatısta 150 °C sınırına yaklaşma ve kalıcı mıknatıslık kaybı riski vardır. Rotor sıcaklığı ölçülmeden uzun süreli anma yükü testi yapılmamalıdır.
Çözümler, ölçülen kayıp ayrıştırmasına göre kazandırdıkları güce göre sıralandı. Küçük ve ikincil konular ayrı ekte toplandı (isinma-raporu-ek.pdf); bu rapor yalnız büyük kazanç getiren adımlara odaklanır.
| # | Çözüm | Hedeflediği kayıp | Beklenen kazanç | Maliyet / süre | Belirsizlik |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Rotor girdap kaybını kesmek — önce mevcut diske R2 (bileziğe 20 kesik), ardından kalıcı paket: kesikler resme işlenir + A yüzüne de 2 mm FR4 (R1) + segmentli mıknatıs (R3) | Yüksüz 1,5 kW'ın (1500 rpm) ~1,1 kW'ı; yük altındaki rotor girdap payı | Yüksüz 1500 rpm: 1,5 → ~0,4–0,7 kW · 1000 rpm / 150 Nm: 6,9 → ~3,7–4,5 kW · yalnız kesikle orta yükte +2–5 puan | Düşük R2 mevcut diske · Orta kalıcı paket, mevcut imalat | Rotor payı R2 testiyle doğrudan ölçülür |
| 2 | Sargı / akım tarafı kaybını düşürmek (R10) — faz direnci, tork sabiti (mıknatıs payı ~%60), sürücü | 150 Nm'de ~3,3 kW akımla artan kayıp | %90 için ~1,4 kW'a inmeli → tam torkta ~1,9 kW | Ölçüm ucuz (T9, T10) · çözüm orta–yüksek | Bakır / sürücü / PWM payı bilinmiyor |
| 3 | Oluk kaması / yarı kapalı oluk (R4) | Oluk harmonikleri — rotor girdaplarının ve sargı AC kaybının kaynağı | 1. adımdan sonra kalan kayıpları küçültür | Orta stator | FEA gerekli |
Marin tahrikte motor zamanının çoğunu kısmi yükte geçirir. Orada kaybı yüksüz terim belirler; bu yüzden 1. adım hem en ucuz hem en büyük günlük kazancı getirir. Bugünkü ~%77 tahmini, ölçülen orta yük verimiyle (%78–83) tutarlıdır. Tam torkta ise 2. adımın etkisi belirginleşir.
PWM dalgalılığı ve çıkış şoku · hava aralığı asimetrisi ve statorlar arası dolaşım akımı · rulman ve enkoder ofseti · ısıl genleşme · yarım oluk kaydırma · geçme revizyonu · mıknatıs sınıfı · rotor sıcaklık izleme · ikincil testler (T4–T8) · test yazılımı filtre ayrıntısı · föy tutarsızlığı · tam kalınlık FR4 ağ / kompozit disk (üretimi zor).
Aşağıdaki bilgiler 27.10.2026 tarihli soru-cevap oturumunda ekip tarafından verilmiştir. Üçüncü sütun, her cevabın ısınma açısından ne anlama geldiğini özetler.
| Konu | Cevap | Isınma açısından anlamı |
|---|---|---|
| Topoloji | 2 stator + ortada 1 mıknatıs diski | Rotorun doğrudan soğutması yok; ısı yalnızca iki hava aralığı ve mil üzerinden atılır. |
| Disk yapısı | Al disk, mıknatıslar diskin içinden geçen ceplerde | Her cebin çevresi kapalı iletken halka → kısa devre sarımı. |
| Isınan bölge | Mıknatıs diski / rotor | Kayıp rotorda üretiliyor; sargı I²R'si birincil neden değil. |
| Isınma koşulu | Yüksüz dönerken bile | Akımdan bağımsız (oluk harmonikleri) veya sürücü kaynaklı (PWM) kayıp. |
| Yüksüz test | Kendi sürücüsüyle, PWM aktif | PWM katkısı ayrıştırılmamış — T1 testi gerekli. |
| Stator nüvesi | Sarılmış laminasyon | Stator demir kaybı makul düzeyde; rotoru doğrudan ısıtmaz. |
| Oluk ağzı | Açık oluk | Oluk harmonikleri en yüksek seviyede; rotor kayıplarının ana besleyicisi. |
| Stator bağlantısı | İki stator paralel | Eşdeğer endüktans yarıya iner (PWM dalgalılığı artar); EMK farkı dolaşım akımı üretir. |
| Hava aralığı | 1,5–2,5 mm / taraf | Makul; açık oluk etkisini kısmen yumuşatır, ortadan kaldırmaz. |
| Oluk / kutup | 18 oluk / 20 mıknatıs | Kutup adımı 18° < oluk adımı 20°; güçlü 8. mertebe MMF harmoniği. |
| Mıknatıs | Tek parça NdFeB, sınıf SH (≤ 150 °C) | Mıknatıs içi girdap akımı serbestçe dolaşıyor; sıcaklık payı sınırlı. |
| PWM frekansı | ≥ 16 kHz | Uygun; dalgalılık asıl olarak endüktansa bağlı. |
| Rotor sıcaklığı | 60–100 °C (yüksüz) | Ölçüm yöntemi, devir ve süre kayda alınmalı. |
| Yüksüz akım | Faz 5–20 A (sürücü) · DC 9,4 A @ 1000 rpm, 16 A @ 1500 rpm | Yüksüz kayıp 0,88 / 1,53 kW — sağlıklı değerin ~3–6 katı (Bölüm D). |
| Ölçülen verim | En iyi %83 (orta yük, 5–12 kW), ortalama %78–80 | Orta yükte tepe yapması, kayıpların önemli kısmının yükle arttığını gösterir. |
| Dinamometre (26.10) | DC bara girişi · tork sensörü · faz direnci ölçülmedi | Maksimum tork noktası (1005 rpm / 150 Nm): kayıp 6,9 kW — ayrıştırma Bölüm D2'de. |
27.10.2026'da paylaşılan iki fotoğraf aynı rotorun iki yüzünü gösteriyor. İki yüz farklı yapılmış; bu fark hem kaybın nerede oluştuğunu hem de en temiz çözümü işaret ediyor.
| # | Gözlem | Anlamı |
|---|---|---|
| 1 | A yüzü: mıknatıslar alüminyumdaki pencerelere oturmuş; dört tarafı alüminyum (bilezik, iki ağ, iç halka). | Her mıknatısın etrafında kapalı alüminyum halka fiziksel olarak mevcut — N-1 doğrulandı. |
| 2 | B yüzü: mıknatıs araları 2 mm kalınlığında yeşil FR4/G10 plakalar; Al ağlara perçinli, mıknatısları eksenel kilitliyor. Altında alüminyum ağ devam ediyor (15 mm'nin 13 mm'si). | FR4 yalnız yüzeyi kaplıyor; halka 13 mm kalınlığındaki Al ağlar üzerinden kapanıyor. |
| 3 | A yüzünde aktif bölgenin gözle ~%40'ı statora 1,5–2,5 mm'den bakan düz alüminyum yüzey. | Oluk harmonikleri ve PWM bu yüzeyde doğrudan yüzey girdapları üretir. B yüzünde aynı alüminyum 2 mm FR4'ün arkasında; girdap orada da oluşur, bir miktar zayıflar. |
| 4 | Mıknatıslar tek parça ve yamuk; kutup adımını kaplama oranı gözle ~%55–65 (tipik %70–85). | Daha az akı → daha düşük tork sabiti → aynı tork için daha fazla akım: akımla artan kayba katkı olabilir. CAD'den teyit edilmeli. |
| 5 | Ağlardaki bağlantılar FR4 plakaları tutan perçinler (paslanmaz görünüyor); A yüzünde başlar gömülü. Göbekte A2-70 vidalar. | Manyetik değilse ısınmada önemli rol beklenmez; perçin malzemesi teyit edilmeli. |
| 6 | Dış bilezik kesintisiz ve dar (gözle ~5 mm). | Mıknatısları merkezkaça karşı tutan eleman; kesik veya FR4 çözümünde mekanik rolü korunmalı (Bölüm F). |
Yüksüz koşudan hemen sonra disk üzerindeki sıcaklık dağılımını IR termometre veya termal etiketle ölçün: Al ağlar ve bilezik, mıknatıs yüzeyi, göbek. En sıcak bölgeler mıknatısları çevreleyen alüminyumsa ana bulgu doğrudan kanıtlanmış olur (T2).
Bu raporda girdap akımı olarak geçen akımlar İngilizce literatürde eddy current, Fransızca kaynaklarda Foucault akımı olarak adlandırılır; üçü aynı olgudur. Bir iletkenden geçen manyetik akı değiştiğinde iletkende gerilim indüklenir (Faraday yasası). İletken katı bir parça olduğu için bu gerilim, malzemenin içinde kendi üzerine kapanan dairesel akımlar sürer. Akım, kendisini doğuran değişime karşı koyacak yönde akar (Lenz yasası) ve iletkenin direncinde ısıya dönüşür: ısı, akımın aktığı parçanın kendisinde — burada rotor diskinde — oluşur.
| Tür | Nerede akıyor | Neyle beslenir | Tahmini kayıp* | Bölüm |
|---|---|---|---|---|
| 1 · Halka akımı (büyük ölçekli girdap) | Her mıknatısı saran Al: dış bilezik + iki ağ (13 mm) + iç halka | Mıknatıs akısının oluk geçişlerinde dalgalanması (1000 rpm'de 300 Hz), PWM, yük altı harmonikler | 20–180 W | N-1 |
| 2 · Yüzey girdapları | Al ağların statorlara bakan yüzleri (A'da doğrudan, B'de 2 mm FR4'ün altında) | Oluk harmonikleri ve PWM alanı, doğrudan | 100–450 W | B2 |
| 3 · Mıknatıs içi girdaplar | Tek parça NdFeB blokların içi | Aynı harmonikler | 40–150 W | N-2 |
| Toplam tahmin — ölçülen fazla yüksüz kayıp 1000 rpm'de ≈ 580–730 W (Bölüm D) | 160–780 W | |||
* 1000 rpm, yüksüz, mertebe hesabı (FEA değil). 1. tür: Bölüm F · Sık Sorulanlar. 2. tür: Al yüzey ≈ 0,02 m², harmonik alan 0,05–0,1 T (çok kaba). 3. tür: mıknatıs içi alan dalgalanması 0,05–0,1 T, 20 × 12 cm³. Yük altında üçü de büyür.
Üç girdap akımı türü, kayba ve verime etkisine göre sıralandı. Sayılar mertebe tahminidir (FEA değil) ve sıralama yüke göre değişir: boşta küçük, kısa dalga boylu oluk harmonikleri baskındır; yük arttıkça stator akımının uzun dalga boylu harmonikleri öne çıkar.
| Sıra | Boşta (0 Nm) | Seyir (~67 Nm) | Tam tork (150 Nm) |
|---|---|---|---|
| 1 | Al ağ yüzey girdapları (metal içi) · 100–450 W | Halka akımı ≈ yüzey girdapları | Halka akımı (yüzük çevresi) · ~1–2,5 kW |
| 2 | Halka akımı · 20–180 W | — | Al ağ yüzey girdapları · ~0,15–0,65 kW |
| 3 | Mıknatıs içi · 40–150 W (halka ile aynı mertebe) | Mıknatıs içi | Mıknatıs içi · ~0,15–0,55 kW |
Boştaki değerler 1000 rpm'de. Yük altı değerleri, dinamometrede ölçülen ~2,7 kW'lık yük × devir kaybının (Bölüm D) halkaya, mıknatısa ve yüzeye paylaştırılmasıyla kabaca tahmin edildi; bu kaybın bir kısmı sargı AC kaybı da olabilir. Sürücü PWM'inden gelen pay (boşta sürücüyle döndürüldüğünde) ayrıca vardır ve bilinmiyor.
| O tür tamamen giderilirse | Seyir · 1000 rpm, 67 Nm bugün ≈ %77 | Tam tork · 1000 rpm, 150 Nm bugün ≈ %70 | Hangi düzeltme |
|---|---|---|---|
| Halka akımı (yüzük çevresi) | +2–5 puan | +3–8 puan | R2 — bileziğe kesik: tamamen giderir |
| Al ağ yüzey girdapları (metal içi) | +1–4 puan | +0,5–2 puan | R1 — iki yüzde 2 mm FR4: ~%20–40'ını giderir; tamamı için tam FR4 ağ (ekte) |
| Mıknatıs içi | +0,5–2 puan | +0,5–1,5 puan | R3 — segmentli mıknatıs: büyük kısmını giderir |
| Üçü birlikte | +5–12 → %82–89 | +4–11 → %74–81 | Toplam, ölçülen kayıplarla sınırlı |
Aralıklar tek tek verildi; üst sınırlar aynı anda gerçekleşemez. Hesap: Δη = Pmil / (Pmil + kayıp − ΔP) − bugünkü verim; seyirde kayıp ≈ 2,1 kW, tam torkta 6,9 kW. Seyirde her 100 W ≈ 0,9 puan, tam torkta ≈ 0,3 puan eder.
Boşta akıyı dalgalandıran oluk ağızlarıdır; dalga boyları kısadır (~47 mm) ve en çok alüminyum yüzeyinde yerel girdaplar üretir. Yük altında 18/20 sargının 8. mertebe harmoniği devreye girer: dalga boyu ~105 mm, yani bir mıknatıstan çok daha geniştir ve her mıknatısın akısını bütünüyle dalgalandırır. Bütün akıyı çevreleyen tek yol mıknatısı saran halkadır; bu yüzden yük arttıkça en çok halka beslenir.
Kalıcı paket adım adım uygulanırsa her adımın kazancı ayrı ayrı ölçülmüş olur.
Aşağıdaki çizim fotoğraflardaki A yüzünü ölçekli olarak yeniden üretir: Ø310 mm alüminyum disk, 20 yamuk mıknatıs (kutup adımının ~%60'ı), aralarında perçinli alüminyum ağlar, dar dış bilezik, altı ağırlık boşluğu ve çelik göbek. Üzerindeki yarı saydam koyu dilimler statorun 18 açık oluk ağzıdır; rotora göre döndükleri için her mıknatısın önünden sırayla geçerler.
Bu akımların tamamı rotorda ısı üretir. Disk iki statorun arasında yalnız 1,5–2,5 mm'lik hava aralıkları ve mil üzerinden soğuyabilir; sıvı soğutma ise statoru soğutur. Bu yüzden rotor yüksüzde bile 60–100 °C'ye çıkıyor.
Aynı disk perspektiften: üstte bir dilimi çıkarılmış kesit, altta iki stator arasındaki yeri. Kesit, mıknatısın 15 mm'lik diskin tam kalınlığını geçtiğini ve mıknatıs aralarının neredeyse tamamen alüminyum olduğunu gösterir: 13 mm alüminyum ağın üstünde B yüzünde yalnız 2 mm FR4 kaplama var. Halka akımı bu alüminyumda akar.
Çift stator – tek rotor yapısında mıknatıs akısı diski eksenel olarak bir statordan diğerine geçer (NS düzeni). Mıknatısı saran alüminyum, bu akıyı çevreleyen tek sarımlı, kısa devre edilmiş bir bobindir. Akı sabit kaldıkça halkada akım akmaz. Ancak mıknatısın gördüğü manyetik direnç her oluk ağzında değişir; akı dalgalanır ve halkada dolaşım akımı indüklenir.
Halka kaybı yaklaşık P ≈ E²·R / (2·(R² + (ωL)²)) ile verilir ve halka direnci R, endüktif reaktansa (ωL) eşit olduğunda en büyük değerini alır. Alüminyumda R küçük olduğundan halka kısmen endüktans sınırlı çalışır; direnci 10–15 kat artırmak (paslanmaz çelik) kaybı aynı mertebede bırakabilir. Güvenilir çözümler halkayı açmak (yarık) ya da aktif bölgede iletken olmayan malzeme kullanmaktır. Kesin karar 3B FEA ile verilmelidir.
NdFeB iletkendir (ρ ≈ 1,5 µΩ·m). 450 Hz'de nüfuz derinliği (~29 mm) mıknatıs boyutundan büyük olduğundan kayıp direnç sınırlıdır ve akım yolunun genişliğiyle hızla büyür. Mıknatısı çevresel ve/veya radyal olarak 4–8 yalıtımlı parçaya bölmek bu kaybı kabaca segment sayısının karesiyle azaltır. Mıknatıs ile alüminyum cep arasındaki temas da yalıtılmalıdır.
Oluk ağzı genişliği / hava aralığı oranı büyüdükçe mıknatısın gördüğü akı dalgalanması artar. Açık oluk, hazır bobinin takılmasını kolaylaştırır; ancak N-1 ve N-2'nin ana besleyicisidir. Seçenekler: manyetik oluk kaması (SMC veya demir tozlu epoksi) ya da yarı kapalı oluk. Etkiyi sayısallaştırmak için oluk ağzı ölçüsü gerekir.
Sıvı soğutma gövdeyi ve statoru soğutur. Rotor ise yalnızca 2 × 1,5–2,5 mm hava aralığı ve mil–rulman zinciri üzerinden ısı atar. Bu bir kayıp kaynağı değil, çarpandır: aynı kayıp statorda üretilseydi soğutma devresi kolayca taşırdı.
Doğrudan "alüminyum mıknatıs taşıyıcı diske kesik" konulu yayımlanmış bir çalışma bulunamadı. Aynı ilke — hava aralığındaki iletken parçada kapalı akım yolunu kesmek, iletken olmayan malzeme kullanmak, mıknatısı bölmek — rotor kılıflarında, YASA motorların gövde ve braketlerinde ve eksenel akı rotor tasarımında kullanılıyor ve ölçümle doğrulanmış.
| Konu | Bulgu | Bizim motor için |
|---|---|---|
| Eksenel akı rotoru [1][2] | Kompozit gövdeli rotor ve mıknatıs üstü lamine katman rotor girdap kaybını azaltır; rotor segmentasyonu ve disk malzemesi kaybı belirgin düşürür, imalat maliyetiyle ödünleşim vardır. | Disk malzemesi ve bölme en etkili kollar — kalıcı paket ve alternatif. |
| Açık oluk [3] | YASA'da açık oluk yapısı yüksek mıknatıs girdap kaybına yol açar; çarpıklık, segmentasyon veya SMC katman tek başına yeterli olmadı. | N-3 ile aynı tablo; oluk kaması (R4) yönünü destekler. |
| Kapalı alüminyum yollar [4][5][6] | YASA alüminyum gövdesinde segmentleri saran kısa devre yollarından kaçınılmalı; braket girdap yolunu uzatınca kayıp belirgin arttı; AFPM gövdesinde de kayıp oluşur. | Bizim halka ile aynı fizik: bir akı bölgesini saran kapalı Al yol. |
| İletkeni kesmek / yalıtmak [7][8][9][10] | Helisel kılıf akım yolunu keserek kaybı belirgin düşürür; çevresel yalıtımlı geçirgen kılıf açık devrede rotor kaybını %64,2 azaltır; kompozit kılıf metal kılıfa göre ~330 W az kayıp (60 kW, 10 krpm); segmentli kılıf patentlerde var. | Kesik (R2) ve FR4 plaka (R1) ilkesi ölçümle doğrulanmış. |
| Mıknatıs segmentasyonu [11][12] | Bölme, parça boyutu nüfuz derinliğinden küçükse etkili; nüfuz etkisi varken bölmek kaybı artırabilir; bazı PWM frekansı–parça sayısı kombinasyonlarında bölünmüş mıknatıs daha çok kayıp verdi. | R3: parça sayısı FEA ile seçilmeli (16 kHz'de NdFeB'de δ ≈ 5 mm). |
| Sargı harmonikleri [13][14] | Kesirli oluklu sargıda alt harmonikler mıknatıs kaybına hakim olabilir; 20 oluk / 18 kutupta asenkron armatür harmonikleri rotor ve mıknatıs kaybını artırır, düşük mertebeli harmonikler iptal edilerek azaltılır. | Bizim 18/20'deki 8. mertebe — yük altı kaybı. |
| Patentler [15] | Eksenel akı rotorunda iletken olmayan (polimer) mıknatıs tutucu önerilir; seramik tekerlek girdap kaybını azaltır ama mukavemetten verir. | Alternatif (kompozit taşıyıcı) — ekte. |
| Yarık geometrisi [16] | Yarık derinliği, genişliği ve sayısı optimize edilir; merkezkaç gerilmesi birlikte kontrol edilir (SynRM rotoru). | Kesik boyutlandırması ve gerilme kontrolü yöntemi. |
Literatür önerilen yolu destekliyor: hava aralığındaki iletken parçada kapalı yol bırakılmamalı (kesik), mümkün olan yüzeyler yalıtkanla örtülmeli (FR4), mıknatıslar bölünmeli — ama parça sayısı FEA ile seçilmeli. Kesiğin bizim diskteki etkisini sayısal olarak en ucuz gösterecek olan yine kesik öncesi / sonrası boştaki DC güç ölçümüdür.
Yüksüz çalışmada bakır kaybı birkaç watt'tır; DC baradan çekilen güç doğrudan demir, rotor girdap, sürtünme ve sürücü kayıplarını verir. Bu ölçüm rotor hipotezini dinamometreden bağımsız olarak doğrular. Fazla kaybın büyük kısmı rotorda açığa çıkıyorsa, gözlenen 60–100 °C rotor sıcaklığıyla da uyumludur.
Klasik ayrımda histerezis kaybı devirle doğrusal, girdap kaybı karesel artar. Ölçülen üs ~1,4; bu, girdap akımı olmadığını değil, akımın kalın bir iletkende aktığını gösterir: 7075'te nüfuz derinliği 1000 rpm'de ~6,6 mm, 1500 rpm'de ~5,4 mm, disk 15 mm (ağlarda alüminyum 13 mm). Halka endüktans sınırına yaklaştıkça ve akım yüzeye sıkıştıkça kayıp n²'den yavaş artar. Bu yüzden a·n + b·n² ayrımı burada yanıltıcıdır; asıl ayrım T1 (uçlar açık) ve kesik öncesi/sonrası karşılaştırmasıyla yapılmalıdır.
Üçüncü parça yalnız hem akım hem devir varken ortaya çıkar: stator MMF harmoniklerinin (18/20'de 8. mertebe) rotordaki alüminyum halkalarda ve mıknatıslarda indüklediği girdap akımları ile açık oluk ağzına yakın iletkenlerdeki sargı AC kayıpları. İlki rotor düzeltmesiyle gider, ikincisi gitmez. Bölüm F'deki ~%81 üst sınır bu parçanın tamamını rotor kaynaklı varsayar.
Test cmotortech_2026-10-26T07-08-55-987Z.csv (801 örnek, 237 s): ~25 s içinde 0 → 1000 rpm, ~120 → 150 Nm. Giriş DC baradan, çıkış tork sensöründen; AC kanalları kayıtsız olduğundan sonuçlar sürücü + motor toplamıdır. Değerler filtreli sütunlardan değil, ham Vdc·Idc ve T·ω'dan hesaplanmıştır.
Ölçüm notu: test yazılımının özet ekranındaki tepe verim, filtre nedeniyle geçiş anlarında olduğundan yüksek görünür; bu sayfadaki değerler ham verilerden hesaplandı (ayrıntı ekte).
| Devir (rpm) | Tork (Nm) | PDC (kW) | Pmil (kW) | Kayıp (kW) | Verim | Not |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 39 | 116 | 2,44 | 0,47 | 1,97 | — | Neredeyse duruşta: yalnız akımla artan kayıp |
| 248 | 120 | 6,10 | 3,11 | 2,99 | %51 | ~120 Nm'de hızlanma; ivme kaynaklı hata < 0,3 kW |
| 427 | 116 | 8,68 | 5,17 | 3,51 | %60 | |
| 588 | 119 | 11,13 | 7,33 | 3,80 | %66 | |
| 808 | 122 | 15,28 | 10,32 | 4,96 | %68 | |
| 1005 | 150 | 22,67 | 15,80 | 6,87 | %69,7 | 45–48 s kararlı ortalama |
Beklenenin yaklaşık 10 katı; Al halka ve mıknatıs girdap akımı hipoteziyle (N-1…N-3) uyumlu. Yüksüz ölçümle ayrıldı: ~0,9 kW yüksüz kayıp + ~2,7 kW yalnız yük altında beliren yük × devir kaybı (Bölüm D).
%90'ın üzerinde bir verim hedefi için bu noktadaki toplam kayıp bütçesi ~1,7 kW. Olası nedenler: yüksek faz direnci (iletken kesiti, doluluk, sargı başı), düşük tork sabiti, sürücü kayıpları, PWM dalgalılığı. Ayırmak için faz direnci (T9) ve AC tarafı güç ölçümü (T10) gerekir.
Testler en ucuzdan en pahalıya sıralanmıştır. T1 ve T2 tek başına ana hipotezi (N-1) doğrulamaya ya da çürütmeye yeter; diğerleri katkı yapan nedenleri ayrıştırır.
| Kod | Test | Neyi ayırt eder? | Yorum | Maliyet |
|---|---|---|---|---|
| T1 | Uçlar açık, dışarıdan tahrikli yüksüz koşu — sürücülü testle aynı devir ve süre | Kaynak manyetik mi (oluk), sürücü mü (PWM / akım)? | Rotor yine aynı ölçüde ısınıyorsa N-1…N-3 doğrulanır. Isınma belirgin azalıyorsa N-4 (PWM) ağırlıktadır. | Düşük |
| T2 | Geri dönüşsüz termal etiket (40–150 °C): Al ağlar, mıknatıs yüzeyi, göbek, dış çevre; A ↔ B yüzü karşılaştırması | Sıcak nokta nerede? | Mıknatısları çevreleyen Al ağlar en sıcaksa halka akımı; A yüzü B yüzünden sıcaksa yüzey girdaplarının payı görülür (B'de 2 mm FR4 var); göbek en sıcaksa rulman/mil kaynaklı. | Çok düşük |
| T3 | Yüksüz kayıp–devir eğrisi: 300 / 600 / 900 / 1200 / 1500 rpm'de DC giriş gücü veya tork ölçer | Kayıp türü | 1000 ve 1500 rpm ölçüldü (0,88 / 1,53 kW, P ∝ n1,4). Ara noktalar eklenmeli; kalın iletkende a·n + b·n² ayrımı yanıltıcı olduğundan asıl ayrım T1 ve kesik öncesi/sonrası ile yapılır. | Düşük |
| T9 | Faz direnci ölçümü: 4 telli (Kelvin) mikro-ohmmetre, sargı sıcaklığı ile birlikte | Akımla artan kaybın ne kadarı bakır? | Pcu = 3·I²·R. Bakır payı 3,3 kW'ın küçük kısmıysa sürücü veya PWM kaybı ağırlıktadır. | Çok düşük |
| T10 | AC tarafı güç ölçümü: motor uçlarında güç analizörü (test cihazının AC kanalları şu an sıfır kaydediyor) | Sürücü kaybı ile motor kaybı | Sürücü verimi gerçek değeriyle ölçülür; faz akımından tork sabiti (Kt) hesaplanır. | Orta |
| T11 | Verim haritası: sabit devirlerde (300 / 600 / 900 / 1200 / 1500 rpm) 0–150 Nm tork taraması; her nokta ≥ 10 s kararlı | Sabit ve değişken kayıpların ayrımı | Her devirde kayıp = a(n) + b·T² uydurulur; verim yalnız kararlı noktalarda ve ham değerlerden hesaplanır. | Orta |
İkincil testler (T4–T8) ekte.
Dışarıdan tahrikli testte (T1) faz uçları açıkken terminallerde devirle orantılı EMK oluşur; 1500 rpm'de onlarca volt mertebesindedir. Uç izolasyonu yapılmalı, uçlar kesinlikle birbirine kısa devre edilmemelidir: kısa devre, frenleme torku ve sargıda yüksek akım üretir.
Seçenekler hedefledikleri nedene göre gruplanmıştır. Rotor tarafındaki R1–R3, ana mekanizmayı doğrudan ortadan kaldırır; stator ve sürücü tarafındaki seçenekler kaynağı zayıflatır.
| Kod | Seçenek | Hedef | Beklenen etki | Zorluk | Not |
|---|---|---|---|---|---|
| R1 | A yüzüne de 2 mm FR4 kilit plakası — A yüzü ağları 2 mm frezelenir, perçinler iki plakayı birlikte sıkar | 2. tür | Orta — ağ yüzey girdabı yüksüzde ~%40, yük altında ~%20 azalır (kaba) | Düşük | Mevcut imalat yöntemiyle yapılır; kalıcı paketin parçası (Şekil 9). |
| R2 | Dış bileziğe her mıknatısın ekseninde tam kalınlık kesik (20 adet, tel erozyon ~0,3 mm, epoksi dolgu) | N-1 | Yüksek — halka açılır; ağ yüzeyi girdapları kalır | Düşük | Mevcut diske uygulanabilir; bilezik yarıları mıknatısı tutmaya devam eder (kaba hesap ~34 MPa). FEA + gerekirse cam bandaj. |
| R3 | Mıknatıs segmentasyonu (4–8 parça, yalıtımlı yapıştırma) + mıknatıs–cep arası yalıtım | N-2 | Yüksek (mıknatıs kaybı) | Düşük | Tedarikçiden segmentli blok istenebilir; R1 veya R2 ile birlikte uygulanmalı. |
| R4 | Manyetik oluk kaması veya yarı kapalı oluk | N-3, N-4 | Orta–yüksek — tüm rotor kayıplarını düşürür | Orta | Sargı ve montaj yöntemini etkiler; endüktansı da artırır, PWM dalgalılığını düşürür. |
| R10 | Sargı / akım tarafı kayıplarının azaltılması: iletken kesiti, doluluk oranı, sargı başı uzunluğu, paralel yol sayısı | Akım kaybı | Yüksek — ~3,3 kW'lık ikinci kayıp grubu | T9 / T10'a bağlı | Faz direnci ve Kt ölçülmeden yön seçilemez; düşük Kt ise mıknatıs akısı ve hava aralığı da incelenir. |
İkincil seçenekler (R5–R9) ekte.
Kısa vadede mevcut diske R2 (bileziğe 20 kesik) + R3 (segmentli mıknatıs) uygulanıp T1–T3 ve dinamometre testleri tekrarlanmalı; bu, ana hipotezi en hızlı ve ucuz biçimde doğrular. Kalıcı tasarımda kalıcı paket (kesikler resme işlenir + R1 + R3) uygulanmalı; R4 kararı FEA ile verilmeli; geçme revizyonu (R7, ekte) her durumda uygulanmalıdır.
Mevcut diske tel erozyonla atılan 20 tam kalınlık kesik: her mıknatısın dış ucunun ortasından diskin dış kenarına kadar, 15 mm kalınlığın tamamı boyunca. Disk değişmez; yalnızca her mıknatısın etrafındaki alüminyum halka bir noktadan açılır.
Mıknatısın etrafındaki alüminyum, mıknatısa sarılmış ve iki ucu kaynatılmış tek sarımlı bir bobin gibidir. İletken kesiti ağlarda ~10–15 × 13 mm, bilezikte 5 × 15 mm. 7075'in iletkenliği bakırın ~%33'ü olduğundan ağ kesiti ~50 mm² bakıra eşdeğerdir — kalın bir akü kablosu. Halka direnci ~50 µΩ: birkaç yüz milivoltluk gerilim yüzlerce amper sürer. Diskte 20 ayrı sarım var; ürettikleri tek şey ısı ve dönüşe karşı fren torku.
İki alan karıştırılmamalı. Halkanın çevrelediği alan (mıknatıs yüzü): Lenz gerilimini bu alandan geçen akının değişimi indükler; kesik bunu değiştirmez. Halkanın iletken kesiti (bobin benzetmesindeki tel kalınlığı): kesik burayı tek bir noktada ve tamamen keser. En dar yer dış bilezik (5 × 15 mm); 0,3 mm tel erozyon yeter, ama 1 mm köprü kalsa bile halka kapanır. Kesikten sonra gerilim var, akım yok, ısı yok.
Daha önceki konuşmada verilen 60–500 W, daha büyük bir mıknatıs yüzü (30 × 45 mm) varsayımına dayanıyordu. Fotoğraf ölçüleriyle halka, fazla yüksüz kaybın tamamını açıklamayabilir; ağ yüzey girdapları ve mıknatıs içi girdaplar da benzer mertebede olabilir. Bu yüzden kalıcı pakette üçü birlikte hedeflenir. Endüktans ve dalgalanma oranı tahmindir — gerçek değer birkaç kat farklı olabilir.
Boşta bakır kaybı yok; rotor ısısının tamamı girdap kaynaklı. Girdaplar Lenz gereği fren torku üretir, sürücü bunu karşılamak için akım basar — bu yüzden ısınma ile boştaki akım aynı kaybın iki görünümüdür. Kesik halka payını kaldırır: rotorun ortamın 15–35 °C üstüne inmesi makul bir beklenti; tamamen çözmek için kalıcı paket gerekir. En net ölçüt aynı devirde boştaki DC güç (bugün 0,88 kW @ 1000, 1,53 kW @ 1500 rpm).
Yalnız kesikle orta yükte +2–5 puan (1–8 aralığı; %83 → ~%85–87), maksimum torkta ~%70 → ~%73–78 beklenir. Yük altında 18/20 düzeninin 8. mertebe harmoniği aynı halkayı akımın karesiyle besler; bu pay da kesikle gider. %90 ve üstü için kalıcı paket ve sargı / akım tarafı (R10) birlikte gerekir.
Faz uçları açıkken motoru dışarıdan döndürün, aynı devir ve sürede rotor sıcaklığını ölçün (T1). Yine ısınıyorsa kaynak disk ve mıknatıs — kesik doğru hamle. Isınma belirgin azalıyorsa payın önemli kısmı sürücünün PWM'inde; kesiğe ek olarak sürücü tarafına (çıkış şoku, endüktans) da bakılmalı.
Tam kalınlık FR4 ağ üretim açısından zor olduğu için kalıcı çözüm, mevcut alüminyum disk mimarisi korunarak kurgulandı: (1) bilezik kesikleri resme işlenir, (2) A yüzündeki Al ağlar 2 mm frezelenip B yüzündeki gibi 2 mm FR4 kilit plakası takılır — perçinler iki plakayı birlikte sıkar, (3) mıknatıslar segmentli yapılır. Tork yolu ve imalat yöntemi bugünkü ile aynı kalır.
| Mevcut | Kalıcı paket | |
|---|---|---|
| Mıknatıs araları | Al ağ 13 mm + B yüzünde 2 mm FR4 | Al ağ 11 mm + iki yüzde 2 mm FR4 |
| 1. tür — halka akımı | Her mıknatısta var | Yok — bilezik kesiğinde açılır |
| 2. tür — yüzey girdabı | A'da doğrudan, B'de FR4 altında | İki yüzde Al 2 mm geride: yüksüzde ~%40, yük altında ~%20 azalır (kaba) |
| 3. tür — mıknatıs içi | Tek parça blokta serbest | Segmentlerle küçülür |
| Dış bilezik | Al, kesintisiz | Mıknatıs başına bir kesik; yarılar mıknatısı tutar (~34 MPa), istenirse cam elyaf bandaj |
| Tork yolu · kilit | Al ağ → göbek · B'de perçinli FR4 | Aynı · perçinler iki FR4 plakayı birlikte sıkar |
| İmalat | — | Tel erozyon kesik + ağ cebi frezeleme + ikinci FR4 plaka; yeni malzeme ya da birleşim yok |
Halka akımı tamamen, mıknatıs girdapları büyük ölçüde, ağ yüzey girdapları kısmen gider. Kalan rotor kaybı esas olarak ağ yüzeyindeki girdabın kalan kısmıdır; oluk kaması (R4) bunu da küçültür. Tam kalınlık FR4 ağ ya da tek parça kompozit taşıyıcı bu kalanı da kaldırır ama imalatı zordur (ekte).
Mıknatıs ile alüminyum arasında boşluk bırakmak halkayı açmaz: akım mıknatısın içinden değil, onu saran alüminyumun içinden döner. Boşluk yalnızca mıknatısı alüminyumdan yalıtır; ana kaybı değiştirmez.
Her düzeltmenin hangi girdap akımı türünü ortadan kaldırdığı, neyin kaldığı ve ölçümde ne görülmesi gerektiği. Sayısal üst sınır, 26.10.2026 dinamometre ayrıştırmasından (Bölüm D2) türetilmiştir; ara adımların kazancı FEA ve prototip testiyle belirlenecektir.
| Yapı | Ortadan kalkan | Kalan | Yüksüz akım / rotor ısısı | Kayıp @ 1000 rpm, 150 Nm | Uygulama |
|---|---|---|---|---|---|
| Mevcut | — | 1 + 2 + 3 | DC 9,4 / 16 A (1000 / 1500 rpm) · 60–100 °C | 6,9 kW (ölçülen) | — |
| R2 kesik | 1. tür | 2 + 3 | rotor ≈ ortam +15–35 °C · DC akım ↓ | ↓ · orta yükte +2–5 puan | Mevcut disk tel erozyon |
| R2 + R3 | 1. tür + 3. türün çoğu | 2 | ↓↓ | ↓↓ | Mevcut disk + segmentli mıknatıs |
| Kalıcı paket R2 + R1 + R3 | 1. tür, 3. türün çoğu, 2. türün ~%20–40'ı | 2. türün kalanı | hedef: 1500 rpm'de DC ≈ 4–7 A · statora yakın | ≈ 3,7–4,5 kW (verim ≈ %78–81) | Mevcut imalat + FR4 plaka, segmentli mıknatıs |
| Alternatif tam FR4 ağ / kompozit disk | 1 + 2 + 3. türün çoğu | — | ≈ 3–5 A | alt sınır ≈ 3,7 kW (≈ %81) | Üretimi zor ekte |
| + R4 oluk kaması | kaynak küçülür (oluk harmoniği) | — | ↓ | ↓ (yük altında da) | Stator FEA ile |
| + R10 sargı | akımla artan kayıp ↓ | — | — | %90+ için gerekli | T9/T10'a bağlı |
Türler: 1 halka akımı · 2 Al ağ yüzeyi girdabı · 3 mıknatıs içi girdap (Bölüm C). Oklar yalnızca yönü gösterir.
Orta yükteki %78–83'lük verimin de aynı yönde artması beklenir; artış miktarı yük noktasına bağlıdır.
| Sıra | Aksiyon | Çıktı / karar |
|---|---|---|
| 1 | T2 termal etiket + T1 uçlar açık koşu + T3 kayıp–devir eğrisi + T9 faz direnci | Isı kaynağının manyetik mi sürücü kaynaklı mı olduğu netleşir; N-1 doğrulanır veya elenir; bakır kaybı payı bulunur. |
| 1 | Test yazılımı düzeltmesi: verim ham değerlerden ve yalnız kararlı noktalarda hesaplanmalı; CSV'ye ham güçler de yazılmalı | Bundan sonraki verim raporları gerçek değeri gösterir. |
| 2 | Rotor sıcaklığı izlenmeden sürekli anma yükü testini durdurma | Mıknatısların kalıcı hasar görmesi önlenir. |
| 3 | T10 AC güç + T11 verim haritası (ikincil testler T4–T8 ekte) | Sürücü kaybı ve tork sabiti; sargı tarafı (R10) kararı. |
| 4 | 3B FEA modeli: mevcut disk ile R1 / R2 / R3 / R4 seçeneklerinin kayıp karşılaştırması | Rotor ve stator revizyon kararı için sayısal temel. |
| 5 | Prototip rotor: dış bileziğe 20 tam kalınlık kesik (R2) + segmentli mıknatıs (R3); T1–T3 ve dinamometre tekrarı | Hipotezin sahada doğrulanması; iyileşme oranı. |
| 6 | Kalıcı tasarım: kesikler resme işlenir + A yüzüne 2 mm FR4 (R1) + segmentli mıknatıs (R3), oluk kaması (R4), sargı tarafı (R10); geçme revizyonu ve rotor sıcaklık izleme ekte | Tasarım hazırlığı dokümanına aktarılır. |
Mevcut yüksüz testin devri, süresi, rotor sıcaklığının nasıl ölçüldüğü ve sürücü göstergesinin (tepe / rms) türü. Bu değerler Bölüm D'deki mertebe hesabının daraltılması için gereklidir.
Bu rapordaki rotor bulguları, motor tasarım hazırlığı — eksik ve hatalı noktalar çalışmasına girdi olarak aktarılacaktır. O çalışma; İmalat İnceleme Raporu'ndaki tolerans bulgularını, ürün föyündeki boş alanları ve yukarıdaki açık veri listesini tek bir tasarım kontrol listesinde birleştirecektir.
Rapor sonu. Sayısal değerler, belirtilen varsayımlara dayalı mertebe tahminleridir. Nüfuz derinliği ve frekans hesapları doğrudan formülden; kayıp ve sıcaklık değerlendirmeleri tahmini parametrelerden türetilmiştir ve ölçüm ile FEA üzerinden teyit edilmelidir.