Skew를 갖는 小形 SPMSM의 3次元 有限要素解析

Abstract

3상 동기전동기는 교류 전력 공급 시스템에서 진상 또는 지상 무효 전류를 공급할 수 있고 산업계에서 일정 속도가 필요한 곳에서 주로 사용된다. 그리고 SPMSM은 권선형 동기전동기에 비해서 효율이 좋으므로 많이 사용되고 있다. 하지만 슬롯과 영구자석에 의한 코깅 토크가 발생하기 때문에 토크에 리플이 발생하게 되고 정밀한 속도제어를 위해서는 코깅 토크를 저감시켜야 한다. 코깅 토크를 줄이기 위한 방법은 극 당 슬롯수를 정수가 되게 슬롯 개수를 정하기도 하고 슬롯 혹은 영구자석을 스큐를 주어서 코깅 토크의 크기를 줄이기도 한다. 본 논문에서는 고정자 슬롯에 스큐를 갖는 소형 SPMSM의 3차원 해석을 통한 코깅 토크의 특성을 해석하였다. 해석시간을 단축하기 위해서 전체 모델의 1/4부분을 선택하였고 반주기 경계조건으로 3차원 해석을 하였다. 고정자 슬롯의 스큐 각도는 15°로 하였으며 1800[rpm]으로 회전할 때 발생하는 코깅 토크의 특성을 해석하였다. 특성해석 결과 스큐를 갖는 모델이 스큐를 갖지 않는 모델보다 50%정도 감소된 코깅 토크를 발생하였으며, 각 모델의 고정자에 발생하는 자속밀도를 검토한 결과 스큐를 갖는 모델의 자속밀도의 크기가 조금 감소됨을 확인 할 수 있었다.