지원사업
학술연구/단체지원/교육 등 연구자 활동을 지속하도록 DBpia가 지원하고 있어요.
커뮤니티
연구자들이 자신의 연구와 전문성을 널리 알리고, 새로운 협력의 기회를 만들 수 있는 네트워킹 공간이에요.
논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 배대성
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한양대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수41
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2019
- 이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
- 연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
- 이 논문의 연구 히스토리 확인하기
초록· 키워드
오류제보하기
본 연구에서는, 전동기의 기계적 가진원인 로터 구조 동강성, 굽힘에 의한 편심 등의 영향과 전자기적 가진원인 전자기력의 영향을 동시에 고려하여, 전동기의 진동 및 소음 특성을 분석하였다.
본 연구를 수행하기 위하여, 첫 번째로, 고정자 코어와 로터 구조 및 부속 부품을 모두 포함한 전동기 전체 구조 모델을 구성하였다. 이어서, 구성된 전체 구조 유한 요소 모델의 동강성을 검증하기 위한 노말 모드 해석을 수행하였다. 노말 모드 해석 결과를 임팩트 해머 시험을 통해 측정된 실제 전동기의 모달 특성과 비교하였으며, 전체 구조 유한 요소 모델이 실제 전동기의 동강성 특성을 매우 정확히 반영하고 있음을 검증하였다.
두 번째로, 동강성이 검증된 전체 구조 유한 요소 모델을 이용한 전자기-구조 약결합 진동 해석을 수행하여, 하우징과 고정자 코어 결합 구조로 단순화된 모델을 이용한 기존의 전자기-구조 약결합 진동 해석 결과와의 차이점을 분석하였다. 이를 통하여, 로터 구조를 고려함으로써 발생되는 모드 형상과, 로터 구조를 고려한 전체 전동기 구조의 동강성 특성이 진동 특성에 영향을 미침을 보였다. 이어서, 로터에 작용하는 전자기력을 고려한 전자기-구조 약결합 진동 해석을 수행함으로써, 로터의 강제 진동 응답에 의해 변화하는 전체 전동기 진동 특성을 보였다. 또한, 진동 측정 시험 결과와 비교하여, 기존 진동 해석 결과 대비, 시험 결과와 매우 유사한 진동 특성 해석 결과를 보였다.
세 번째로, 전체 구조 유한 요소 모델을 이용한 다물체 동역학-전자기-구조 완전 결합 진동 해석을 수행하여, 로터의 동강성 뿐만 아니라, 로터 회전 운동으로 유발되는 기계적 하중과 전자기력의 상호 작용이 전동기 진동에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통하여, 다물체 동역학-전자기-구조 완전 결합 진동 해석을 함으로써, 로터 구조의 질량 편심과 전자기력으로 인해 유발되는 로터 구조의 회전체 동역학적 특성 분석이 가능함을 보였다. 또한, 다물체 동역학-전자기-구조 완전 연성 진동 해석을 통하여, 로터 구조의 회전 속도에 따른 전동기 진동 특성 해석 결과 분석함으로써, 고유 진동수, 전자기력 및 로터 굽힘에 의한 사이드밴드 주파수 유발 진동 특성을 시험과 매우 유사하게 예측할 수 있음을 보였다. 이어서, 정격 속도에서의 진동 특성을 이전의 전자기-구조 약결합 진동 해석 결과 및 시험 결과와 비교함으로써, 약결합 진동 해석으로는 계산되지 않았던, 다양한 고조파 성분이 고려됨으로써, 진동 측정 시험 결과와 매우 유사한 해석 결과가 계산됨을 보였다. 마지막으로, 하우징과 로터 연결부 강성 변화에 따른 진동 해석을 수행하여, 연결부 강성에 따라 변화하는 로터 구조의 회전체 동역학적 특성과 전동기 전체 구조 진동에 미치는 영향을 분석하였다.
마지막으로, 로터 구조의 회전 운동과 전자기력이 전동기 방사 소음 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 약결합 진동 해석 결과와 완전 결합 진동 해석 결과를 각각 이용한 방사 소음 해석을 수행하였다. 이를 통하여, 앞서 진행한 각 진동 해석 방법에 따른 전동기 진동 해석 결과가 방사 소음 특성에 반영되는 것을 확인하였다. 또한, 완전 결합 진동 해석 결과를 이용한 소음 해석 시, 로터의 질량 편심과 회전 운동으로 유발되는 방사 소음 특성 예측이 가능함을 보이고, 기존 진동 해석 방법을 이용한 방사 소음 해석 결과 대비, 로터의 구조와 회전 운동을 모두 고려하였을 때, 소음 측정 시험 결과와 매우 유사한 SPL 주파수 특성이 계산될 수 있음을 보였다.
본 연구를 수행하기 위하여, 첫 번째로, 고정자 코어와 로터 구조 및 부속 부품을 모두 포함한 전동기 전체 구조 모델을 구성하였다. 이어서, 구성된 전체 구조 유한 요소 모델의 동강성을 검증하기 위한 노말 모드 해석을 수행하였다. 노말 모드 해석 결과를 임팩트 해머 시험을 통해 측정된 실제 전동기의 모달 특성과 비교하였으며, 전체 구조 유한 요소 모델이 실제 전동기의 동강성 특성을 매우 정확히 반영하고 있음을 검증하였다.
두 번째로, 동강성이 검증된 전체 구조 유한 요소 모델을 이용한 전자기-구조 약결합 진동 해석을 수행하여, 하우징과 고정자 코어 결합 구조로 단순화된 모델을 이용한 기존의 전자기-구조 약결합 진동 해석 결과와의 차이점을 분석하였다. 이를 통하여, 로터 구조를 고려함으로써 발생되는 모드 형상과, 로터 구조를 고려한 전체 전동기 구조의 동강성 특성이 진동 특성에 영향을 미침을 보였다. 이어서, 로터에 작용하는 전자기력을 고려한 전자기-구조 약결합 진동 해석을 수행함으로써, 로터의 강제 진동 응답에 의해 변화하는 전체 전동기 진동 특성을 보였다. 또한, 진동 측정 시험 결과와 비교하여, 기존 진동 해석 결과 대비, 시험 결과와 매우 유사한 진동 특성 해석 결과를 보였다.
세 번째로, 전체 구조 유한 요소 모델을 이용한 다물체 동역학-전자기-구조 완전 결합 진동 해석을 수행하여, 로터의 동강성 뿐만 아니라, 로터 회전 운동으로 유발되는 기계적 하중과 전자기력의 상호 작용이 전동기 진동에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 통하여, 다물체 동역학-전자기-구조 완전 결합 진동 해석을 함으로써, 로터 구조의 질량 편심과 전자기력으로 인해 유발되는 로터 구조의 회전체 동역학적 특성 분석이 가능함을 보였다. 또한, 다물체 동역학-전자기-구조 완전 연성 진동 해석을 통하여, 로터 구조의 회전 속도에 따른 전동기 진동 특성 해석 결과 분석함으로써, 고유 진동수, 전자기력 및 로터 굽힘에 의한 사이드밴드 주파수 유발 진동 특성을 시험과 매우 유사하게 예측할 수 있음을 보였다. 이어서, 정격 속도에서의 진동 특성을 이전의 전자기-구조 약결합 진동 해석 결과 및 시험 결과와 비교함으로써, 약결합 진동 해석으로는 계산되지 않았던, 다양한 고조파 성분이 고려됨으로써, 진동 측정 시험 결과와 매우 유사한 해석 결과가 계산됨을 보였다. 마지막으로, 하우징과 로터 연결부 강성 변화에 따른 진동 해석을 수행하여, 연결부 강성에 따라 변화하는 로터 구조의 회전체 동역학적 특성과 전동기 전체 구조 진동에 미치는 영향을 분석하였다.
마지막으로, 로터 구조의 회전 운동과 전자기력이 전동기 방사 소음 특성에 미치는 영향을 분석하기 위하여, 약결합 진동 해석 결과와 완전 결합 진동 해석 결과를 각각 이용한 방사 소음 해석을 수행하였다. 이를 통하여, 앞서 진행한 각 진동 해석 방법에 따른 전동기 진동 해석 결과가 방사 소음 특성에 반영되는 것을 확인하였다. 또한, 완전 결합 진동 해석 결과를 이용한 소음 해석 시, 로터의 질량 편심과 회전 운동으로 유발되는 방사 소음 특성 예측이 가능함을 보이고, 기존 진동 해석 방법을 이용한 방사 소음 해석 결과 대비, 로터의 구조와 회전 운동을 모두 고려하였을 때, 소음 측정 시험 결과와 매우 유사한 SPL 주파수 특성이 계산될 수 있음을 보였다.
목차
차 례 i표 목록 iv그림 목록 v약어 목록 x국문요지 xv제1장 서 론 1제1절 연구 배경 1제2절 연구 동향 52.1. 전동기 진동 및 소음의 전자기적 가진원에 대한 연구 현황 52.2. 전동기의 전자기 유발 진동 및 소음 특성에 대한 연구 현황 72.3. 전동기의 기계적 유발 진동 및 소음특성에 대한 연구 현황 11제3절 연구 필요성 13제4절 연구 목적 및 구성 16제2장 전동기 진동 및 소음의 이론적 배경 18제1절 전자기적 가진원에 의한 진동 및 소음 18제2절 기계적 가진원에 의한 진동 및 소음 24제3절 전자기적-기계적 가진원 간의 상호 작용 27제3장 로터 구조를 고려한 전동기 전체 구조의 진동 해석 및 특성 분석 29제1절 연구 개요 29제2절 전동기-구조 약결합 해석의 이론적 배경 31제3절 전동기 전체 구조의 유한 요소 모델 34제4절 노말 모드 해석 및 모달 시험 38제5절 전자기-구조 약결합 해석 425.1. 전자기장 유한 요소 해석 425.2. 전자기력 유발 진동 해석 53제6절 진동 측정 시험을 통한 분석 결과 검증 및 고찰 59제7절 결론 62제4장 로터 구조의 회전 운동과 전자기력을 동시에 고려한 전동기 진동 해석 및 특성 분석 63제1절 연구 개요 63제2절 다물체 동역학-전자기-구조 완전 연성 해석 이론적 배경 65제3절 다물체 동역학-전자기-구조 완전 결합 해석 모델 713.1. 다물체 동역학 및 구조 해석 모델 구성 713.2. 전자기장 해석 모델 구성 723.3. 해석 도메인 간 상호 변수 선정 및 적용 74제4절 다물체 동역학-전자기-구조 연성 해석 및 검증 77제5절 하우징-로터 연결부 강성에 따른 진동 특성 분석 84제6절 진동 측정 시험 결과 이용한 분석 결과 검증 및 고찰 91제7절 결론 93제5장 로터 구조의 회전 운동과 전자기력을 동시에 고려한 전동기 방사 소음 해석 및 특성 분석 95제1절 연구 개요 95제2절 소음 해석의 이론적 배경 97제3절 전동기 소음 해석 모델 100제4절 전동기 진동 해석 방법에 따른 소음 해석 결과 1024.1. 로터 구조 고려 유무에 따른 소음 해석 결과 비교 1024.2. 로터에 작용하는 전자기력 고려 유무에 따른 소음 해석 결과 비교 1044.3. 전자기-구조 약결합 진동 해석 및 다물체 동역학-전자기-구조 완전 결합 진동 해석 결과를 이용한 소음 해석 결과 비교 107제5절 소음 측정 시험 결과를 이용한 분석 결과 검증 및 고찰 111제6절 결론 113제6장 연구 결론 114참고 문헌 117ABSTRACT 126
최근 본 자료
댓글(0)
0