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논문 기본 정보

자료유형
학위논문
저자정보

신재호 (한국교통대학교, 한국교통대학교 글로벌융합대학원)

지도교수
朴裕燮
발행연도
2023
저작권
한국교통대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수38

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이 논문의 연구 히스토리 (4)

2023

5kW급 컴프레서용 영구자석 동기 전동기의토크리플 저감을 위한 최적화설계
신재호 전기공학과 2023.01 학위논문

2022

5kw급 매입형 영구자석 동기 전동기의 전자기 특성해석
신재호 ,  박유섭 대한전기학회 학술대회 논문집 2022.07 학술대회자료

2021

고정자 설계변수에 따른 외전형 영구자석 동기 전동기의 특성 비교
신재호 ,  박유섭 대한전기학회 학술대회 논문집 2021.11 학술대회자료

2019

Halbach 배열을 갖는 영구자석 동기 전동기의 특성 해석
신재호 ,  정송담 ,  박유섭 대한전기학회 학술대회 논문집 2019.04 학술대회자료

초록· 키워드

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논문제목 : 5kW급 컴프레서용 영구자석 동기전동기의 토크리플 저감 을 위한 최적화 설계 ( Optimization of 5kW Permanent Magnet Synchronous Motor for Air-Compressor ) 본 연구는 5kW급의 출력을 갖는 컴프레서용 영구자석 동기 전동기의 토크 리플 저감을 위한 최적화 설계에 대한 연구이다. 연구의 목적은 전동화 EV 차량의 히트펌프 온도관리시스템에 필수적인 에 어 컴프레서용 모터의 소음진동저감 및 효율증대를 위해 토크리플 저감목 적을 두고 최적화 설계를 진행한다. 선행연구에 앞서 진행되었던 V-Type의 회전자를 갖는 모터를 설계목표요 구 사양으로 선정하였으며, 최적화설계를 통하여, Bar-Type의 동일 극 수, 동일 출력을 갖는 원가 절감이 가능한 모델을 제시한다. 선행연구에서 제시된 V-Type형태의 회전자모델이 아닌 Bar-Type의 회 전자 모델을 새롭게 제시함으로써, 본 논문의 최적화모델은 동등 수준이상 의 낮은 토크리플과 모터제작 시 발생하는 비용에 큰 비중을 두는 희토류 자석의 사용량을 줄여 제각원가절감 측면에서의 큰 의미를 둔다. 본 논문에서의 연구의 프로세스는 설계목표사양 확인, 초기모델의 전자기적 해석, 회전자 형상에 따른 전자계 해석 데이터 취득, 얻어진 데이터를 기반 으로 반응표면법을 이용한 최적화 설계, 기본모델과 최적화 설계 모델의 전 자기적 특성해석비교로 진행한다. 더하여, 영구자석 동기전동기 설계 시 설계자가 학습해야하는 배경지식과 모터 구동 시 회전자의 강성에 따른 기계적인 내용을 포함한다.

목차

Ⅰ. 서 론 1
Ⅱ. 영구자석 동기 전동기 이론 6
2.1 영구자석 동기 전동기 구동 원리 6
2.2 영구자석 동기 전동기 종류 7
2.2.1 내전형 전동기(Inner Rotor Type Motor) 8
2.2.2 외전형 전동기(Outer Rotor Type Motor) 9
2.2.3 회전방향에 따른 전동기 분류 10
2.2.4 SPMSM (Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) 11
2.2.5 IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) 12
Ⅲ. 초기설계모델 15
3.1 설계요구사항 15
3.1.1 설계세부사항 16
3.2 권선법 17
3.2.1 분포권(Distributed Winding) 17
3.2.2 집중권(Concentrated Winding) 19
3.2.3 권선계수 21
3.2.4 설계모델 권선법 22
Ⅳ.초기설계모델 전자기 특성 해석 23
4.1 초기해석모델의 전자기특성해석 조건 23
4.2 초기해석모델의 무부하(No-Load)해석 24
4.2.1 초기해석모델의 역기전력(Back-EMF) 25
4.2.2 코킹토크(Cogging Torque) 26
4.3 초기해석모델의 부하(Load)해석 27
4.3.1 초기해석모델의 구동입력 인버터특성 28
4.3.2 전기자반작용 30
4.4 영구자석(permanent magnet) 32
4.5 토크(Torque) 35
4.5.1 토크 벡터도(Torque Vector) 37
4.6 자속밀도(Magnetic flux density) 39
4.7 손실(Loss) 41
Ⅴ. 반응표면법을 이용한 최적화설계 44
5.1 반응표면법(Surface Response Method)해석 프로세스 44
5.1.1 반응표면법(Surface Response Method) 요인설계 45
5.1.2 반응표면법(Surface Response Method) 실험계획법 46
5.2 반응표면법 등고선도 47
5.2.1 Torque대 Width, Thickness의 등고선도 47
5.2.2 Torque대 offset, Width의 등고선도 48
5.2.3 Torque대 Offset, Thickness의 등고선도 49
5.2.4 Torque Ripple대 Width, Thickness등고선도 50
5.2.5 Torque Ripple 대 Offset, Width 등고선도 51
5.2.6 Torque Ripple 대 Offset, Thickness등고선도 52
5.2.7 Efficiency 대 Width, Thickness 등고선도 53
5.2.8 Efficiency에 대 Offset, Width등고선도 54
5.2.9 Efficiency 대 Offset, Thickness등고선도 55
5.3 반응표면법 반응 최적화 도구 56
5.4 반응표면법 반응 최적화 그림 57
Ⅵ. 최적화 모델의 전자기적 특성 해석 58
6.1 최적화 모델 전자기 특성 해석 58
6.2 초기해석모델과 최적화 모델 전자기 특성 비교 59
6.2.1 초기해석모델과 최적화모델 무부하특성 비교 60
6.2.2 초기해석모델과 최적화모델 부하특성 비교 62
6.3 목표기준모델과 최적화 모델 전자기 특성 비교 64
Ⅶ. 결 론 65
Appendix 67
참 고 문 헌 89

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