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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김원호
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 가천대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수22
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4차 산업혁명의 시대가 도래 하면서 인공지능이나 로봇 등의 수요가 점차적으로 급증하는 추세이다. 이에 따라 산업용 로봇 뿐만 아니라 가정에서 사용되고 있는 가전제품들의 핵심적인 부품인 전동기는 제조단가를 낮추면서 보다 고효율과 고정밀의 사양이 요구된다.
최근 유도 전동기에서 매입형 영구자석 전동기(IPMSM : Interial Permanent Magnet Synchronous Motor)로 대체 되고 있으며 개발이 한창 진행 중이다. 매입형 영구자석 전동기의 한 종류로서 제조단가 절감을 위하여 페라이트 영구자석을 사용해 자속을 집중시켜 희토류계 영구자석만큼의 성능을 낼 수 있는 Spoke Type 형상의 전동기를 볼 수 있다. 더 나아가 일반적인 Spoke Type에서 보다 더 큰 Reluctance Torque를 발생시킬 수 있는 Double-Layer Spoke Type의 형상을 이용하면 페라이트 영구자석만을 이용하여 기존 희토류계 영구자석을 사용하는 전동기를 대체할 수 있을 만큼의 성능을 낼 수 있다.
그러나 Reluctance Torque의 사용분이 증가하게 되는 것은 Cogging Torque와 Torque Ripple 그리고 THD와 같은 진동소음에 영향을 줄 수 있는 성분들이 증가하게 되어 실제 어플리케이션에 적용하여 사용되기에는 적합하지 않다. 또한 이러한 요소들은 고효율 및 고정밀도를 요구하는 현대 사회의 추구하는 방향에 있어서는 장애 요소가 되어 이를 저감시킬 수 있는 연구가 필요하다. 대표적으로는 회전자 Skew를 적용하여 Cogging Torque와 Torque Ripple 그리고 THD를 저감시키는 방안이 있기는 하지만 매입형 영구자석 전동기의 경우 단을 나누어 Skew를 적용하게 되면 영구자석의 단을 나누어 조립해야 하기 때문에 제작성에서 문제가 발생하여 이 또한 제조단가 절감을 위한 방안으로는 적합하지 않다.
본 논문에서는 서로 다른 회전자 형상만을 교차 적층하며 영구자석은 단을 나누지 않고 하나의 형태로 조립을 하여 제작성을 고려하고 Skew와 같은 효과를 낼 수 있는 형상을 제안하고 2차원 및 3차원 유한요소해석을 통하여 검증하였다.
최근 유도 전동기에서 매입형 영구자석 전동기(IPMSM : Interial Permanent Magnet Synchronous Motor)로 대체 되고 있으며 개발이 한창 진행 중이다. 매입형 영구자석 전동기의 한 종류로서 제조단가 절감을 위하여 페라이트 영구자석을 사용해 자속을 집중시켜 희토류계 영구자석만큼의 성능을 낼 수 있는 Spoke Type 형상의 전동기를 볼 수 있다. 더 나아가 일반적인 Spoke Type에서 보다 더 큰 Reluctance Torque를 발생시킬 수 있는 Double-Layer Spoke Type의 형상을 이용하면 페라이트 영구자석만을 이용하여 기존 희토류계 영구자석을 사용하는 전동기를 대체할 수 있을 만큼의 성능을 낼 수 있다.
그러나 Reluctance Torque의 사용분이 증가하게 되는 것은 Cogging Torque와 Torque Ripple 그리고 THD와 같은 진동소음에 영향을 줄 수 있는 성분들이 증가하게 되어 실제 어플리케이션에 적용하여 사용되기에는 적합하지 않다. 또한 이러한 요소들은 고효율 및 고정밀도를 요구하는 현대 사회의 추구하는 방향에 있어서는 장애 요소가 되어 이를 저감시킬 수 있는 연구가 필요하다. 대표적으로는 회전자 Skew를 적용하여 Cogging Torque와 Torque Ripple 그리고 THD를 저감시키는 방안이 있기는 하지만 매입형 영구자석 전동기의 경우 단을 나누어 Skew를 적용하게 되면 영구자석의 단을 나누어 조립해야 하기 때문에 제작성에서 문제가 발생하여 이 또한 제조단가 절감을 위한 방안으로는 적합하지 않다.
본 논문에서는 서로 다른 회전자 형상만을 교차 적층하며 영구자석은 단을 나누지 않고 하나의 형태로 조립을 하여 제작성을 고려하고 Skew와 같은 효과를 낼 수 있는 형상을 제안하고 2차원 및 3차원 유한요소해석을 통하여 검증하였다.
목차
목 차국문초록 ⅰ표 차례 ⅳ그림 차례 ⅴ제 1 장 서 론 1제 1 절 연구배경 1제 2 절 기존의 Skew와 그의 한계점 6제 2 장 타겟 모델 선정 8제 1 절 타겟 모델 선정 및 사양 8제 3 장 Core Skew의 최적 모델 산출 11제 1 절 Core Skew의 개념 11제 2 절 영구자석 고정 바의 최적 길이 산출 15제 3 절 Tapering을 통한 최적 모델 산출 21제 4 장 3D Effect를 고려한 Core Skew 30제 1 절 3D Effect를 고려한 단수에 대한 최적 모델 산출 30제 2 절 Core Skew 단수에 따른 Model 분석 32제 5 장 결론 38참고문헌 40ABSTRACT 42
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