지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 위상봉
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수42
이 논문의 연구 히스토리 (3)
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
근래 대부분의 중대형 전동기에서는 3상 전동기가 널리 보급되어 사용
되고 있으며, 최적화 연구가 진행되고 있다. 그러나 최근 사용 분야가 다
양해져 전동기에 대한 신뢰성 인식이 변화되어 고장 발생 시에도 구동이
가능한 전동기의 요구가 증가하게 되었다. 기존의 3상 전동기는 고장 발
생 시 지속적인 운전의 한계가 있으며, 이를 해결하기 위해 병렬 3상 권
선을 이용한 전동기 및 두 개의 인버터를 사용하는 시스템으로 연구되고
있지만, 권선 재료비와 인버터 비용 증가의 원인으로 경쟁력을 잃고 있다.
그리고 현재 많이 사용되고 있는 영구자석형 매입형 동기전동기(IPM :
Interior permanent magnet)와 표면부착형(SPMSM : Surface-mounted
permanent magnet synchronous machine) 영구자석 동기기의 경우 희토
류 자석 사용량이 많아 가격 변동 및 시장의 안정적 보급에 대한 어려움
이 있다. 이러한 단점 및 문제를 해결하기 위해 최근 희토류 자석을 최소
로 사용하고, 높은 신뢰성을 가지고 전동기 고장 발생 시 상 전환으로 운
전이 가능한 6상 영구자석 저감형 모터가 연구되고 있다.
본 연구에서는 SPMSM의 영구자석 이탈, IPM의 약계자 제어에 따른
영구자석 감자 및 많은 영구자석 사용에 따른 비용 발생의 단점들을 보완
한 릴럭턴스 토크와 자기 토크에 의한 높은 토크와 파워 밀도를 가지고,
간단한 회전자 구조와 높은 효율과 신뢰성, 적은 토크 리플(Torque
Ripple)을 가지는 6상 영구자석 저감형 동기전동기(PMa-SynRM :
Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)의 최적화
모델을 제안하고 제작하였다. 6상 전동기의 특징은 동일한 정격 전류에서 3
상 전동기보다 2배 높은 토크 출력을 가지고 있으며, 고장 발생 시 3상
시스템으로 전환 가능하고 토크 리플(Torque Ripple)이 고장 전 6상과 유
사한 특성을 가지고 있어 소음 및 진동의 발생량 차이 없이 지속적으로
운전 가능한 장점이 있다.
6상 영구자석 저감형 동기전동기의 최적화 설계 과정은 집중변수모델
(LPM : Lumped parameter model)을 이용하여 전동기 자기회로 계산을
통해 초기 모델을 선정하였고, 전기자 전류와 최대 효율을 유전알고리즘
(Genetic Algorithm)의 목적 함수로 하여 최적화 형상을 선정하였다. 선정
된 모델은 유한요소(FEA : Finite element analysis) 프로그램에 의해 비
교 및 검증되었고, 6상 전동기의 장점인 고장 발생 시 5상, 4상 및 3상 시
스템으로 전환하여 그 특성을 분석하고 최적 운전의 상 조건을 찾았다.
되고 있으며, 최적화 연구가 진행되고 있다. 그러나 최근 사용 분야가 다
양해져 전동기에 대한 신뢰성 인식이 변화되어 고장 발생 시에도 구동이
가능한 전동기의 요구가 증가하게 되었다. 기존의 3상 전동기는 고장 발
생 시 지속적인 운전의 한계가 있으며, 이를 해결하기 위해 병렬 3상 권
선을 이용한 전동기 및 두 개의 인버터를 사용하는 시스템으로 연구되고
있지만, 권선 재료비와 인버터 비용 증가의 원인으로 경쟁력을 잃고 있다.
그리고 현재 많이 사용되고 있는 영구자석형 매입형 동기전동기(IPM :
Interior permanent magnet)와 표면부착형(SPMSM : Surface-mounted
permanent magnet synchronous machine) 영구자석 동기기의 경우 희토
류 자석 사용량이 많아 가격 변동 및 시장의 안정적 보급에 대한 어려움
이 있다. 이러한 단점 및 문제를 해결하기 위해 최근 희토류 자석을 최소
로 사용하고, 높은 신뢰성을 가지고 전동기 고장 발생 시 상 전환으로 운
전이 가능한 6상 영구자석 저감형 모터가 연구되고 있다.
본 연구에서는 SPMSM의 영구자석 이탈, IPM의 약계자 제어에 따른
영구자석 감자 및 많은 영구자석 사용에 따른 비용 발생의 단점들을 보완
한 릴럭턴스 토크와 자기 토크에 의한 높은 토크와 파워 밀도를 가지고,
간단한 회전자 구조와 높은 효율과 신뢰성, 적은 토크 리플(Torque
Ripple)을 가지는 6상 영구자석 저감형 동기전동기(PMa-SynRM :
Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)의 최적화
모델을 제안하고 제작하였다. 6상 전동기의 특징은 동일한 정격 전류에서 3
상 전동기보다 2배 높은 토크 출력을 가지고 있으며, 고장 발생 시 3상
시스템으로 전환 가능하고 토크 리플(Torque Ripple)이 고장 전 6상과 유
사한 특성을 가지고 있어 소음 및 진동의 발생량 차이 없이 지속적으로
운전 가능한 장점이 있다.
6상 영구자석 저감형 동기전동기의 최적화 설계 과정은 집중변수모델
(LPM : Lumped parameter model)을 이용하여 전동기 자기회로 계산을
통해 초기 모델을 선정하였고, 전기자 전류와 최대 효율을 유전알고리즘
(Genetic Algorithm)의 목적 함수로 하여 최적화 형상을 선정하였다. 선정
된 모델은 유한요소(FEA : Finite element analysis) 프로그램에 의해 비
교 및 검증되었고, 6상 전동기의 장점인 고장 발생 시 5상, 4상 및 3상 시
스템으로 전환하여 그 특성을 분석하고 최적 운전의 상 조건을 찾았다.
목차
제1장 서 론 1제1절 연구의 배경 및 필요성 1제2절 본 논문의 구성 3제2장 영구자석 저감형 동기전동기 5제1절 영구자석 동기전동기 기본 원리 및 구조 5제2절 영구자석 저감형 동기전동기 집중변수모델 91. q축 선형 인턱턴스 계산 112. q축 영구자석 쇄교자계산 153. d축 비선형 인덕턴스 계산 17제3절 영구자석 저감형 동기전동기 등가회로 모델 201. 정상 상태 d축과 q축 방정식 222. 전동기 손실 계산 253. 전동기 출력 및 효율 계산 28제3장 유전알고리즘을 이용한 최적화 설계 과정 및 결과 30제1절 집중변수모델과 유전알고리즘 최적화 설계 과정 30제2절 전동기 특성 331. 영구자석 및 철심 332. 전동기 주요 특성 및 재질 36제3절 전동기 설계 변수 37제4절 고정자 권선 구조 42제5절 최적화 설계 결과 47제4장 유한요소를 이용한 최적 설계 및 검증 50제1절 유한요소 설계 검증과정 501. 자속 라인(Flux Line) 및 포화 검증 522. 공극 자속밀도 검증 543. 코깅 토크(Cogging Torque) 554. 역기전력(Back EMF) 검증 565. 쇄교자속 검증 576. 인덕턴스 검증 587. 토크 및 토크 리플 검증 608. 손실 및 효율 비교 61제5장 유한요소를 이용한 고장 운전 분석 62제1절 전동기 고장 모델 62제2절 전동기 고장 모델 유한요소 분석 결과 66제6장 영구자석 저감형 동기전동기 제작 70제1절 영구자석 저감형 동기전동기 3D 모델 설계 711. 고정자 모델링 732. 회전자와 샤프트 모델링 743. 하우징 모델링 774. 영구자석 저감형 동기전동기 최종 모델 78제2절 6상 영구자석 저감형 동기전동기 제작 791. 고정자 어셈블리 792. 회전자 어셈블리 803. 전동기 어셈블리 81제7장 영구자석 저감형 동기전동기 시험 결과 83제1절 전동기 특성 시험 831. 권선 저항 측정 832. 역기전력 시험 85제8장 결 론 94참 고 문 헌 96ABSTRACT 100
최근 본 자료
댓글(0)
0