역기전력 기반의 표면부착형 영구자석 동기전동기 기초 설계에 관한 연구
- Abstract
- 본 논문에서는 호이스트 구동용 영구자석 동기전동기의 기초설계를 위한 설계 프로세스를 제안한다. 공극 자속과 무부하 역기전력 산정 등에서 경험적인 값을 이용하던 기존의 설계 수순과는 달리 해석적인 방법으로 공극 자속을 도출하고, Winding Function Theory를 통해 무부하 역기전력을 계산하여 경험적인 값을 최대한 배제한다.
특히 SPM-type 영구자석 동기전동기의 출력 특성을 결정하는 공극 기자력 및 공극 자속은 영구자석의 극호각(율) 및 자석의 두께에 따라 달라지므로, 이를 설계 변수로 지정하여 설계 결과의 경향성을 표현한다. 이를 위한 유한요소법 기반의 해석은 많은 해석을 요구하여 상당한 시간이 소요된다. 그러나 본 논문에서 제안하는 설계 프로세스는 해석적 기법을 기반으로 Matlab으로 간단하게 구현할 수 있어 시간을 절약할 수 있다.
- Issued Date
- 2022
- Awarded Date
- 2022. 2
- Type
- Dissertation
- Publisher
- 부경대학교
- Affiliation
- 부경대학교 대학원
- Department
- 대학원 전기공학과
- Advisor
- 우경일
- Table Of Contents
- 제 1장 서 론 1
1.1 연구배경 1
1.2 연구 내용 및 구성 4
제 2장 영구자석 동기전동기의 수학적 모델링 6
2.1 PMSM 해석 모델 6
2.1.1 기자력과 선전류밀도 8
2.1.2 영구자석에 의한 전기자 쇄교자속 11
2.1.3 전기자 권선에 의한 쇄교자속 14
2.1.4 PMSM의 전압 방정식 20
2.1.5 PMSM의 출력 방정식 23
2.2 PMSM의 전류 벡터 제어 25
2.2.1 전압 제한 및 전류 제한 26
2.2.2 MTPA 제어 29
제 3장 영구자석 동기전동기 설계를 위한 초기 파라미터 선정 32
3.1 영구자석 동기전동기 설계 사양 32
3.2 회전자 타입 선정 32
3.3 극 수 선정 34
3.4 슬롯 수 선정 36
3.5 권선 패턴 선정 36
제 4장 SPMSM의 기초설계를 위한 역기전력 해석 46
4.1 슬롯리스 영구자석 동기전동기의 공극 자계 분포 46
4.2 Winding Function Theory 66
4.2.1 회전자 위치 및 공극 위치 66
4.2.2 Winding Function 67
4.2.3 역기전력 해석 77
제 5장 제안된 SPMSM 기초 설계 프로세스 95
5.1 TRV, SR을 이용한 회전자 체적 설계 95
5.2 영구자석 형상 설계 100
5.3 권선 설계 106
5.4 고정자 형상 설계 108
5.5 SPMSM 기초 설계 결과 110
5.6 영구자석 형상 수정 - Bread Loaf Shape 119
5.7 SPMSM 최적 설계 124
5.7.1 설계변수에 대한 영향도 분석 126
5.7.2 RSM을 이용한 최적 설계 127
제 6 장 시험 결과 및 결론 132
6.1 시험결과 134
6.1.1 내구 시험 결과 134
6.1.2 성능 시험 결과 135
6.2 결론 137
참고문헌 140
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