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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

정광일 (경성대학교, 경성대학교 대학원)

지도교수
안진우
발행연도
2019
저작권
경성대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수4

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이 논문의 연구 히스토리 (5)

2019

자동차 쿨링팬용 스위치드 릴럭턴스 전동기 성능비교
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초록· 키워드

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Switched reluctance motor (SRM) is a doubly salient motor that is very simple in structure with no windings and/or permanent magnets on the rotor, making it very suitable for high-speed applications such as blender, hammer drill, and vacuum cleaner. Thanks to its simple structure, the manufacturing cost of SRM is relatively low compared to other motors and this attracts industries to implement it in commercial applications. SRM relies on power switches for its operation and lower number of phase means converter cost reduction. Therefore, according to this concept, single-phase SRM is the most economical compared to other types of SRM. However, single-phase SRMs suffer from high torque ripple and incapability of self-start if the rotor starting position is in the torque dead-zone.
In order to solve this problem, permanent magnets are added on the stator, acting as another phase to provide a fixed starting position and positive cogging torque to maintain rotation. SRM structure which adopts permanent magnets is called hybrid. In this paper, three novel high-speed single-phase hybrid SRMs (HSRMs) are proposed to solve torque ripple and starting problems found in a conventional single-phase SRM.
First structure is a 2/4 HSRM with two permanent magnets adjacent to the stator poles. Second structure is a 4/4 HSRM with a non-uniform air-gap rotor. Lastly, the third structure is another 4/4 HSRM with some saliency added to a non-uniform air-gap rotor. The saliency added to the rotor is meant to increase starting torque. These three models are in the same outer dimension, so they roughly have the same volume. Finite element analysis (FEA) was done to design and find out the characteristics of each motor. Simulation results show a reduction in torque ripple and the elimination of torque dead-zone which means that the rotor can self-start. In order to verify the proposed designs, prototypes were manufactured and tested. Then, the results were compared. Both simulations and experiments results show the viability of the three structures.

목차

1. 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 SRM의 응용분야 4
1.3 SRM의 연구동향 7
1.4 논문의 개요 22
2. 단상 SRM 및 HSRM 25
2.1 단상 SRM 25
2.1.1 단상 SRM의 원리와 특징 25
2.1.2 단상 SRM의 기동장치의 필요성 30
2.1.3 자기포화영역을 갖는 단상 SRM 31
2.1.4 영구자석 기동장치를 갖는 단상 SRM 32
2.1.5 보조극을 갖는 단상 SRM 34
2.1.6 회전자 극사이의 삽입물을 갖는 단상 SRM 35
2.2 단상 HSRM 35
2.2.1 단상 HSRM의 원리와 특징 35
2.2.2 단상 HSRM의 회전자 형상 설계의 필요성 40
2.2.3 υ형 영구자석 구조의 단상 HSRM 42
2.2.4 π형 영구자석 구조의 단상 HSRM 43
2.2.5 비대칭형 영구자석 구조의 단상 HSRM 44
2.3 요 약 46
3. 제안된 단상 HSRM 49
3.1 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM 49
3.1.1 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 구조 49
3.1.2 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 설계 51
3.1.3 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 특성해석 55
3.1.3.1 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 자속분포 59
3.1.3.2 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 자속벡터 60
3.1.3.3 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 자속밀도 61
3.1.3.4 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 쇄교자속 62
3.1.3.5 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 토크 63
3.2 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM 63
3.2.1 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 구조 63
3.2.2 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 설계 65
3.2.3 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 특성해석 68
3.2.3.1 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 자속분포 69
3.2.3.2 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 자속벡터 70
3.2.3.3 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 자속밀도 71
3.2.3.4 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 쇄교자속 72
3.2.3.5 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 토크 73
3.3 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM 73
3.3.1 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 구조 73
3.3.2 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 설계 75
3.3.3 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 특성해석 78
3.3.3.1 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 자속벡터 83
3.3.3.2 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 자속밀도 84
3.3.3.3 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 쇄교자속 85
3.3.3.4 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 토크 86
3.4 제안된 단상 HSRM의 비교 87
3.4.1 자속벡터 비교 88
3.4.2 자속밀도 비교 90
3.4.3 쇄교자속 비교 91
3.4.4 토크특성 비교 92
3.4.5 효율 비교 93
3.5 요 약 94
4. 제안된 단상 HSRM의 구동특성 96
4.1 제안된 단상 HSRM의 시작품 96
4.2 제안된 단상 HSRM의 제어 99
4.2.1 제안된 단상 HSRM의 제어방법 99
4.2.2 제안된 단상 HSRM의 하드웨어 설계 100
4.2.2.1 제안된 단상 HSRM의 제어보드 100
4.2.2.2 제안된 단상 HSRM의 컨버터 101
4.2.2.3 제안된 단상 HSRM의 엔코더 104
4.3 제안된 단상 HSRM의 특성시험 105
4.3.1 제안된 단상 HSRM의 손실계산 105
4.3.1.1 제안된 단상 HSRM의 동손 105
4.3.2.1 제안된 단상 HSRM의 기계손 106
4.3.3.1 제안된 단상 HSRM의 철손 106
4.3.4.1 제안된 단상 HSRM의 표유부하손 106
4.4.1 제안된 단상 HSRM의 시험환경 107
4.5.1 회전자 비균일 공극을 갖는 단상 HSRM의 특성시험 108
4.6.1 회전자 스텝형 공극을 갖는 단상 HSRM의 특성시험 110
4.7.1 회전자 부분 돌극을 갖는 단상 HSRM의 특성시험 113
4.8.1 제안된 단상 HSRM의 특성시험 비교 115
4.4 요 약 116
5. 결 론 117
5.1 결 론 117
5.2 향후연구 119
References 120
Abstract 134
Publications 136
Acknowledgements 142

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