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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 안진우
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 경성대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수20
이 논문의 연구 히스토리 (9)
2023
2022
해양 모빌리티 Pod형 전기추진용 10kW급 SPMSM의 열유동 해석
박장현
,
이태우
,
정연호
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2022.11
학술대회자료
해양 모빌리티 분산추진용 10 ㎾ 급 영구자석 전동기의 회전자 구조에 따른 특성 비교
박장현
,
이태우
,
정연호
외 1명
한국정밀공학회 학술발표대회 논문집
2022.10
학술대회자료
해양 모빌리티 전기 추진기용 10kW급 SPMSM과 SRM의 다물리계 해석
박장현
,
이태우
,
정연호
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2022.07
학술대회자료
해양 모빌리티용 10 kW 급 전기 추진 전동기의 다양한 성능 해석
박장현
,
이태우
,
정연호
외 1명
한국정밀공학회 학술발표대회 논문집
2022.05
학술대회자료
해양 모빌리티 전기 추진기용 10kW급 SPMSM과 SRM의 특성 비교
박장현
,
이태우
,
정연호
외 1명
대한전기학회 학술대회 논문집
2022.05
학술대회자료
핀볼트 지지 회전자 구조의 이중고정자 스포크형 영구자석 버니어 기기의 설계 및 특성 해석
박장현
메카트로닉스공
2022.01
학위논문
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지속적인 기후 변화와 에너지 고갈 등의 문제로 인해 에너지 절약을 위한 규제가 강화되고 있다. 전동기는 전체 전력소비량에서 가장 많이 차지하고 있는 전기기기이다. 따라서, 에너지 절약을 위해 전동기에 대한 최저효율제가 존재하고 이에 대한 기준은 지속적으로 높아지고 있다. 본 논문은 IE5 (ultra-premium efficiency) 등급을 넘어서고 직구동 시스템에 적용 가능한 1.5kW/900RPM 이중고정자 스포크형 PM 버니어 기기(Dual-stator spoke-array PM Vernier machine 이하, DSPMVM)의 설계 및 특성해석에 관한 내용이다.
PMVM은 기존 영구자석 동기전동기 대비 단위 부피당 높은 출력 특성을 보유하고 있어 무게 및 재료 절감이 가능하다. 이는 기존 영구자석 동기전동기와는 다른 슬롯-극 조합으로부터 생성된 자계변조 효과(Magnetic field modulation effect)에 의해 실현된다.
본 논문에 제시한 DSPMVM은 단일 회전자에 대해 이중 고정자로 구성하고 있어 단일 고정자 구조보다 더 높은 출력 밀도를 가짐은 물론 효율 또한 높다. 이중 고정자는 구조적 복잡성으로 인해 제작 가능성을 고려한 설계가 요구되는데 본 논문에서는 이를 고려한 설계를 진행하였다. 제안된 DSPMVM의 회전자는 핀볼트로 축(Axial) 지지 부분과 결합된 구조로 설계되었다.
본 논문에서 고정자의 권선법은 집중권으로 설계를 하였다. 집중권의 PMVM은 주극 위에 또 다른 극인 자계변조극(Flux modulation pole, 이하 FMP)로 구성하고 있으며, 분포권보다 좀 더 다양한 슬롯-극 조합이 가능한 특징이 있다. 이를 토대로, 제안된 DSPMVM은 내외부 고정자의 주극 당 FMP 수를 다르게 설계하였고 내외부 고정자의 역기전력의 위상차가 없는 특성을 보유하고 있다. 기본적인 FMP 구조는 기기의 중심을 기준으로 균일한 각을 가진 구조인데, 특정 비균일한 각을 가질 때 출력이 더욱 증대된다. 따라서, 본 논문에서는 FMP 최적화를 통한 비균일 FMP 구조의 설계로 균일 FMP 구조보다 토크를 30% 증대시켰다.
제안된 모델은 실제 제작에 성공하였고 무부하와 부하(발전기 및 전동기) 실험을 통해 타당성을 검증하였다. 전동기 실험에서 측정된 효율은 89.47%로 IE5 등급 기준에 만족하였다.
PMVM은 기존 영구자석 동기전동기 대비 단위 부피당 높은 출력 특성을 보유하고 있어 무게 및 재료 절감이 가능하다. 이는 기존 영구자석 동기전동기와는 다른 슬롯-극 조합으로부터 생성된 자계변조 효과(Magnetic field modulation effect)에 의해 실현된다.
본 논문에 제시한 DSPMVM은 단일 회전자에 대해 이중 고정자로 구성하고 있어 단일 고정자 구조보다 더 높은 출력 밀도를 가짐은 물론 효율 또한 높다. 이중 고정자는 구조적 복잡성으로 인해 제작 가능성을 고려한 설계가 요구되는데 본 논문에서는 이를 고려한 설계를 진행하였다. 제안된 DSPMVM의 회전자는 핀볼트로 축(Axial) 지지 부분과 결합된 구조로 설계되었다.
본 논문에서 고정자의 권선법은 집중권으로 설계를 하였다. 집중권의 PMVM은 주극 위에 또 다른 극인 자계변조극(Flux modulation pole, 이하 FMP)로 구성하고 있으며, 분포권보다 좀 더 다양한 슬롯-극 조합이 가능한 특징이 있다. 이를 토대로, 제안된 DSPMVM은 내외부 고정자의 주극 당 FMP 수를 다르게 설계하였고 내외부 고정자의 역기전력의 위상차가 없는 특성을 보유하고 있다. 기본적인 FMP 구조는 기기의 중심을 기준으로 균일한 각을 가진 구조인데, 특정 비균일한 각을 가질 때 출력이 더욱 증대된다. 따라서, 본 논문에서는 FMP 최적화를 통한 비균일 FMP 구조의 설계로 균일 FMP 구조보다 토크를 30% 증대시켰다.
제안된 모델은 실제 제작에 성공하였고 무부하와 부하(발전기 및 전동기) 실험을 통해 타당성을 검증하였다. 전동기 실험에서 측정된 효율은 89.47%로 IE5 등급 기준에 만족하였다.
목차
1. Introduction 11.1 Research background 11.2 Research purposes and contents 32. Permanent magnet Vernier machine 72.1 Structure and operating principle 72.1.1 Structure 72.1.2 Operating principle 102.1.3 Comparison of PM Vernier and synchronous machine 152.2 Slot-pole combination of concentrated winding 162.2.1 Design criteria for flux modulation pole(FMP) type 162.2.2 Verifications by FEA 203. Design and Characteristics analysis of proposed DSPMVM 243.1 Structure and specification 243.1.1 Rotor PM pole-pair selection 263.1.2 Different number of FMPs on inner and outer stators 273.2 Rotor structure 313.3 Optimization of FMPs on stator 384. Experiments and Discussions 494.1 Prototype DSPMVM 494.2 Experimental tests 514.2.1 No-load characteristic 514.2.2 Load characteristic in generating mode 534.2.3 Load characteristic in motoring mode 564.3 Discussions to large deviation 575. Conclusion and Future works 60References 61Abstract 65Acknowledgement 67
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