저용량 Spoke-type IPMSM 설계에 관한 연구

Abstract

영구자석 동기전동기는 회전자 손실이 없어 효율이 높으며, 토크/관성 비가 높은 특성을 갖고 있어 차세대 서보모터로 적합한 모델이다. 또한 Spoke-type IPM 동기전동기는 높은 토크밀도/출력밀도, 소형 및 경량화를 만족하며, 고속 운전 시 기계적인 구조 측면에서 유리한 전동기이다. 본 논문에서는 저용량 Spoke-type IPMSM을 설계한다. 이를 위해 먼저, 영구자석 동기전동기의 회전자 구조에 따른 특성을 분석한다. 영구자석 동기전동기 설계는 장하분배법을 이용한 공극 체적 산정을 시작으로, 코일 피치에 따른 권선계수 분석을 통해 권선 사양을 선정하고, 이를 만족하는 고정자 형상을 결정하는 순으로 수행한다. 이후 무부하 역기전력, 코깅 토크, 부하 토크, 자속밀도 분포 및 자속선도 등을 FEM으로 해석하여 설계 정확성을 비교함으로써 본 논문에서 설계된 전동기를 검증한다.