Analytical solution of multi-winding coil problem in magnetic core in spherical coordinates and comparison with FEA results

Teknolojinin gelişimi ile birlikte hareket ve kontrol mekanizmaları çok eksende hareket edebilen, daha hızlı ve hassas hareket sağlanabilecek cihazlara ihtiyaç duymaktadır. Bu nedenle; küresel koordinat sisteminde elektromanyetik sistemlerin parametrelerinin analitik veya yarı analitik yöntemlerle hesaplanması son yıllarda önemli araştırma konularından biri haline gelmiştir. Bu çalışmada manyetik bir nüve içerisine sarılmış çok sarımlı bobin yapısı incelenmiştir. Öncelikle tek sarımlı bobin yaklaşımından yararlanarak çok sarımlı bobinler için B, E ve A ifadeleri analitik olarak hesaplanmıştır. Aynı geometriler, sonlu elemanlar analizi (FEA) kullanılarak ANSYS Maxwell programında dairesel simetri kabulü ile hesaplanmıştır. Son olarak, biri r1 yarıçapına sahip manyetik nüve içerisinde olan, eş merkezli iki bobin geometrisi belirlenmiştir. Bu geometriler için öz indüktans (Lii) ve karşılıklı indüktans (Mij) katsayıları küresel koordinatlarda γ açısına bağlı olarak incelenmiştir. ANSYS Maxwell programı üzerinde bobin geometrilerinin 3 boyutlu modeli oluşturularak benzetim çalışmaları yapılmıştır. FEA ve analitik sonuçlar kıyaslanarak geçerliliği gösterilmiştir.