不平衡 回轉子를 갖는 電動機의 特性 解析

Abstract

전동기는 전기에너지를 받아 힘을 발생시켜 외부에 동력을 전달하는 전기에너지와 기계에니지 사이의 에너지변환 기기이다. 전동기가 부하를 구동할 때 회전자가 축 위치에서 무게중심이 편심되어 있을 때 회전자는 불평형 상태에 있다고 한다. 이러한 회전자는 회전속도가 증가하게 되면 질량 편심에 의해 회전자에 원심력이 작용하게 된다. 이 원심력은 베어링과 지지부에 전달되어 구조진동의 원인이 되고, 만일 진동이 충분이 크게 되면 기계 또는 근접한 설비의 기능과 수명에 영향을 미치게 된다. 따라서 회전자의 질량 편심이 상대적으로 적은 양이라 하더라도, 이를 바로 잡지 않으면 회전축계에 바람직하지 못하거나 심지어는 위험한 정도의 진동을 발생할 수 있다. 본 논문에서는 상용 유한요소 해석 프로그램을 이용하여 편심을 갖는 IPMSM과 유도전동기의 특성에 대하여 해석하였다. 편심의 유무에 따른 전동기의 전류, 토크 및 자속밀도 특성을 비교하여 불평형 회전자의 영향에 대하여 비교·검토하였다. 해석 결과 편심의 영향으로 인하여 토크 리플의 발생이 증가함을 알 수 있었으며, 푸리에 급수 분석을 통하여 토크 리플에 고주파 성분이 많이 포함되어 있음을 확인할 수 있었다. 또한 토크를 발생하는 전류의 크기도 편심의 영향으로 증가하게 됨을 확인할 수 있었다.

When the rotor of electric machines has an eccentricity there is a centrifugal force on the rotor as increasing the rotational speed due to mass eccentricity. This centrifugal force causes a structural vibration and if the strength of it is very high the function and life time of mechanics could be affected. Although the eccentricity of the rotor is very small it should be fixed to protect the mechanical vibration of the motor. This paper describes on the characteristics analysis of motors with unbalanced rotor. The IPMSM and three phase induction motor were selected and the commercial software MAXWELL was used. As a results, it was shown that the eccentricity of the rotor could increase the amplitude of the torque ripple, the average torque and the current as extending the width of eccentricity.