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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노종석
- 발행연도
- 2021
- 저작권
- 중앙대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수64
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최근 전기 자동차 및 자율 주행 시스템에 적용하기에 유리한 인 휠 시스템용 전동기가 많은 관심을 받고 있다. 본 논문에서는 인 휠 시스템용 전동기에 적용 가능한 해석 및 설계 기법을 제안하였다. 인 휠 시스템용 전동기는 자동차가 충분히 동작할 수 있는 높은 토크와 파워, 바퀴 안에 장착할 수 있도록 작은 부피와 박형의 형태가 필요하다. 이러한 요구사항을 충족하기 위해 기존 모터 대비 토크 및 동력 특성을 향상시키고, 부피를 크게 줄일 수 있는 AFPM 구조의 인 휠 시스템용 모터를 제안하였다. 전동기에 권선을 감을 때 발생하는 end-winding length는 정확한 외경을 구할 수 있는 설계에서 고려해야 할 핵심 요소이다. 본 논문에서는 end-winding length를 구하는 새로운 방법을 제안하였다. AFPM 전동기는 구조적 특성상 막대한 시간 및 비용이 소모되는 3차원 유한요소 해석이 강제된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 단순한 수치적 기법과 결합된 새로운 해석 기법을 제안하여 축 방향 자속 영구 자석 모터 개발에 소요되는 시간과 비용 요소를 완화하였다. 자기포화현상 및 슬롯 개방 효과는 비선형성으로 인해 해석하기가 매우 어렵다. 따라서 자기포화현상 및 슬롯 개방 효과와 같은 비선형 효과를 고려할 수 있는 새로운 해석 기법 및 알고리즘을 제안하였다. 제안한 해석 및 설계 기법과 인 휠 시스템용 축 방향 자속형 영구자석 전동기의 유용성은 상용 시뮬레이션 툴인 JMAG를 통한 3차원 유한요소해석을 통해 검증하였다.
목차
제1장 서 론 1제2장 전동기 설계 및 해석 과정 7제3장 전동기 기초 설계 83.1 설계 목적 및 요구 성능 결정 83.2 전동기 토폴로지 결정 113.3 극-슬롯 수, 철심 및 영구자석 재료 결정 133.4 Sizing equation을 통한 파라미터 결정 153.4.1 주요 치수 결정 153.4.2 End-winding length 방정식을 통한 외경 결정 18제4장 해석적 기법을 사용한 전동기 전자계 해석 214.1 Quasi-3D 자기등가회로법을 통한 무부하 전자계 해석 214.1.1 슬롯리스 구조 전동기의 자기등가회로 작성 214.1.2 자기등가회로의 릴럭턴스 계산 254.1.3 공극자속밀도 계산 264.1.4 자기등가회로에 Quasi-3D 기법 적용 274.2 자기포화현상 고려 294.2.1 고정자 철심 투자율 함수 보간 294.2.2 슬롯리스 전동기의 고정자 철심 투자율 계산 344.3 Quasi-3D 기법을 통한 슬롯 개방 효과 해석 354.3.1 슬롯 개방 효과 계수 결정 354.3.2 슬롯 개방 효과 계수에 Quasi-3D 기법 적용 394.3.3 자속 집중 계수 결정 404.3.4 자속 집중 계수에 Quasi-3D 기법 적용 424.4 슬롯구조 전동기의 공극자속밀도 계산 44제5장 전동기 유한요소 해석 485.1 코깅 토크 저감 기법 적용 485.2 설계 전동기의 전자계 특성 유한요소해석 515.2.1 무부하 해석 515.2.2 부하 해석 545.3 설계 전동기의 최종 파라미터 결정 58제6장 결론 59참고문헌 61국문초록 72Abstract 74
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