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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 장정환
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 동아대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수16
이 논문의 연구 히스토리 (7)
2019
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마그네틱 기어드 전동기(Magnetic Geared Motor)는 자계 변조 효과(Magnetic field modulation effect)를 이용하는 동축 마그네틱 기어에서 변형된 형태로서 현재 다양한 구조와 형상으로 그 연구가 확대되고 있으며, 전기자동차, 전기 추진 선박, 유/무인 항공기를 포함한 많은 응용분야에서 연구 개발되고 있다. 그러나 자계변조효과에 의한 토크 증대 효과에도 불구하고 온도증가에 따른 영구자석 감자 문제, 희토류계 영구자석 수급 및 가격 불안정성, 좁은 약계자 영역 및 고속 운전 영역 효율 저하 등의 문제점을 겪고 있다. 또한 계자권선형 동기전동기를 비롯한 다양한 형태의 비영구자석형 전동기가 연구되고 있지만 출력 특성이 영구자석형에 비해 낮아 적절한 대안이 되지 못하고 있다. 반면, 최근 이중 교류 권선을 시행하고 회전자와 권선 간의 극상수를 달리하여 자계변조효과에 의한 토크 증대효과를 이용함과 동시에 두 권선의 구동 주파수를 서로 달리 하여 구동할 수 있는 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기에 대한 연구가 발표되고 있다. 이러한 두 권선의 구동 주파수를 개별적으로 제어하고 두 권선의 주파수 조합에 의해 출력 속도를 결정하는 연속-가변 기어비(Continuously-Variable Gear-Ratio) 구동 방법은 기존의 동기전동기 구동방식과는 전혀 다른 새로운 방식의 운전법이며, 전동기 특성 또한 크게 다르다. 그러나 이와 관련된 연구는 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기에 대한 기본 특성 분석 정도에 머물러 있을 뿐, 자계변조효과 및 연속-가변 기어비 구동원리를 사용하는 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기의 특성 및 장점을 최대화 할 수 있는 설계 방식이 아직 연구되지 않고 있다. 따라서 본 논문에서는 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기에 대한 종합적인 특성 분석과 함께 자계변조효과와 연속-가변 기어비 구동 특성을 고려한 설계 프로세스를 다루고 있으며, 출력 속도에 따라 두 권선의 주파수를 달리 설계하고 최적의 주파수 조합을 선택하는 새로운 방식의 전동기 운전방식을 제안하였다. 주파수 조합에 따라 무부하 역기전력, 전압, 전류, 손실 등의 전기적 특성에서 회전자 힘 특성 및 고정자의 전자기적 가진력 특성을 포함하는 종합적인 특성 분석을 수행하였으며, 자계변조효과 및 연속-가변 기어비 구동 방식에 대한 유효성 검증 및 구동 특성 평가를 위해 소용량 시제품 모델을 설계/제작하여 구동 특성 평가 및 유효성 검증을 수행하였다.
목차
제1장 서론 11.1 연구 배경 11.2 연구 내용 및 구성 7제2장 구동원리 및 운전방식 정립 102.1 자계 변조 효과 102.1.1 정의 102.1.2 수식 정의 122.1.3 워킹 하모닉 정의 및 속도 관계 예시 152.2 연속-가변 기어비 구동 메커니즘 222.3 구동 원리 / 특장점 / 구동 특성 262.3.1 이중 여자형으로의 변환 262.3.2 구동원리 및 특장점 272.3.3 자계변조성분 정의 292.3.4 구동 특성 35제3장 특성 검증 모델 설계 413.1 극수 조합 선정 연구 443.2 권선법 선정 연구 483.3 기자력 분배 설계 563.4 세부 형상 설계 61제4장 주파수 조합에 따른 구동 특성 분석 644.1 내, 외측 권선 주파수 조합 변화 644.2 주파수 조합에 따른 구동 시나리오 694.3 주파수 조합에 따른 구동 특성 714.3.1 전압 특성 714.3.2 토크 특성 814.4 모듈레이팅 피스(Modulating pieces, MPs) 자계 및 철손 특성 분석 834.5 회전부 힘 특성 분석 894.6 고정부 힘 특성 분석 944.7 토크 리플 특성 분석 1034.7.1 Maxwell Stress Tensor법을 이용한 힘 해석 1044.7.2 공극별 토크 분석 1074.7.3 하모닉 토크 분석 1094.7.4 코깅 토크 분석 113제5장 시제품 전동기 제작 및 특성 평가 1165.1 시제품 제작 및 실험 환경 구성 1165.2 무부하 역기전력 특성 실험 1205.3 토크 특성 실험 1295.4 부하 실험 및 성능 평가 131제6장 결론 139참고문헌 141Abstract 152
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