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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

임영훈 (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
장석명
발행연도
2014
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수8

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이 논문의 연구 히스토리 (5)

초록· 키워드

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In generally, the permanent magnet for optimal design is only used with a high level of residual flux density and energy product. In terms of cost and efficiency, it needs better ways to select suitable product of permanent magnet according to optimum design shape. Each optimal design of the synchronous motor obtained suitable product of permanent magnet for torque with ripple. It was selected the synchronous motor of 4.7kW power including bar and V type magnet. This paper is used a product of magnets by one group of NEOTEC series in TDK Company, and apply the FEM and the response surface methodology (RSM). As a result, the optimal region differs bar type and V type magnet depending on magnetic characteristic. It was obtained the optimal region considering torque with ripple and cogging torque with bar type and V type using RSM. It was found that the optimal region in bar type magnet which satisfies torque with ripple and cogging torque was created with 1.35(T) or higher residual flux density. On the contrary, the narrow optimal region in V type magnet was created with 1.28(T) to 1.34(T) residual flux density. And the optimal region in spoke type magnet was created with 1.27(T) to 1.35(T) residual flux density. It was obtained nine products in bar type magnet, two products in V type magnet, and three products in spoke type magnet considering the selected the optimal products of magnet using RSM. Of those products within the optimal region by each magnet shape, the one with higher energy product was selected as optimum product. In the selected 53B product in bar type magnet, torque is increased by 13%, torque ripple decreased by 4.4%, and cogging torque decreased by 34%. But, in the selected 42B product in V type magnet, torque is only increased by 5% which is based on the optimized directions similar to the reference product. In case of the selected 42SH product in spoke type magnet, torque with ripple and cogging torque is similar the reference product Based on those results, the optimal result was verified by correlation analysis and experiment for validity. The product has a correlation coefficient between torque and back EMF by 90% and has similar back EMF results between simulation with 54.56V and experiment with 54.7V. This paper proposed the optimal product of permanent magnet according to magnet shape and characteristic with same amount of magnet. And it was possible to select the product of magnet which had been performed the optimization using RSM.

목차

제 1 장 서 론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.1.1 현재 기술 동향 1
1.1.2 연구 배경 4
1.1.3 연구의 필요성 및 차별성 9
1.2 연구 내용 및 구성 11
제 2 장 회전자 구조를 고려한 매입형 영구자석 전동기의 자계 특성 해석 13
2.1 해석적 방법에 의한 자계 특성 방정식 13
2.1.1 영구자석 배치에 따른 회전자 구조 13
2.1.2 회전자 구조를 고려한 자계 특성 방정식 17
2.1.3 회전자 구조를 고려한 d, q 변환 방정식 23
2.1.4 영구자석 전동기의 토크 방정식 29
2.2 유한요소법에 의한 자계 특성 해석 34
2.2.1 유한요소 해석을 위한 모델링 34
2.2.2 유한요소법을 이용한 자계 특성 해석 36
2.2.2.1 지배방정식 37
2.2.2.2 유한 요소 정식화 38
2.3 최적 설계를 위한 실험계획법 42
2.3.1 실험계획법 (Design of Experiment) 42
2.3.2 반응표면분석법(Response surface methodology) 44
제 3 장 영구자석의 형상 및 특성이 고려된 매입형 동기 전동기의 최적 설계 48
3.1 최적 설계 과정 48
3.1.1 최적 설계 과정 48
3.2 최적설계를 위한 전동기 선정 및 해석 51
3.2.1 최적설계를 위한 전동기 모델의 조건 설정 51
3.2.2 전동기의 회전자 타입 모델 52
3.2.3 전동기 스펙 53
3.2.4 Nd-Fe-B 계열 영구자석 제품 그룹과 회전자의 topology 선정 55
3.2.5 유한요소법을 이용한 특성 해석법 56
3.3 최적 설계 57
3.3.1 실험계획법 57
3.3.1.1 영구자석 제품 그룹 57
3.3.1.2 토크 특성에 대한 주효과 61
3.3.1.3 토크리플 특성에 대한 주효과 65
3.3.1.4 코깅토크 특성에 대한 주효과 71
3.3.1.5 실험계획법을 통한 최적 제품 선정 78
3.3.1.6 토크, 토크 리플, 코깅 토크 해석 79
3.3.2 반응표면 분석법 83
3.3.2.1 실험계획법을 통한 반응표면분석법 적용 84
3.3.2.2 반응표면분석법의 최적 조건 87
3.3.2.3 바 타입의 영구자석 형상에 따른 RSM의 특성 분석 90
3.3.2.4 브이 타입의 영구자석 형상에 따른 RSM의 특성 분석 97
3.3.2.5 스포크 타입의 영구자석 형상에 따른 RSM의 특성 분석 104
3.3.3 최적 영역의 제품 선정 111
3.3.3.1 회전자 내 자석의 바, 브이, 및 스포크 형상에 따른 최적제품 선정 111
3.3.3.2 에너지 적을 고려한 최적 제품 선정 113
3.3.3.3 최적 제품을 적용한 토크, 토크리플, 코깅토크 검토 114
3.3.4 최적 설계 타당성 분석 115
3.3.4.1 상관 분석 115
3.3.4.2 회귀 분석 120
3.4 최적 설계 결과 및 검토 126
3.4.1 실험계획법 결과 126
3.4.2 반응표면분석법 결과 127
3.4.3 상관분석 및 회귀분석 결과 검토 128
제 4 장 성능 평가 및 검토 129
4.1 성능 평가 시스템 129
4.2 실험 및 해석 결과의 분석 및 검토 133
4.2.1 특성 결과 133
4.2.2 특성 검토 137
제 5 장 결 론 139
참고 문헌 141
ABSTRACT 147

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