영구자석 전동기는 효율과 역률이 좋고 고속운전이 가능하며, 다양한 구조 설계가 가능하여 여러 분야에 걸쳐 오래전부터 연구되고 사용되어왔다. 특히 최근에는 고에너지 밀도의 영구자석 재질이 개발되고 발달함에 따라 고출력의 영구자석 전동기의 설계도 가능해져 수만 rpm이상의 고속 전동기뿐만 아니라 MW급 이상의 고 토크 전동기의 설계도 가능해졌다. 그러나 고성능 영구자석 모터는 필연적으로 큰 코깅 토크를 수반하므로 진동 소음의 원인이 되는 Cogging Torque 의 저감이 반드시 필요하다. Cogging Torque의 저감방법은 고정자나 ...
영구자석 전동기는 효율과 역률이 좋고 고속운전이 가능하며, 다양한 구조 설계가 가능하여 여러 분야에 걸쳐 오래전부터 연구되고 사용되어왔다. 특히 최근에는 고에너지 밀도의 영구자석 재질이 개발되고 발달함에 따라 고출력의 영구자석 전동기의 설계도 가능해져 수만 rpm이상의 고속 전동기뿐만 아니라 MW급 이상의 고 토크 전동기의 설계도 가능해졌다. 그러나 고성능 영구자석 모터는 필연적으로 큰 코깅 토크를 수반하므로 진동 소음의 원인이 되는 Cogging Torque 의 저감이 반드시 필요하다. Cogging Torque의 저감방법은 고정자나 회전자에 Skew를 주는 방법, fractional pole/slot을 사용, slot open 감소, 공극 길이 증가, Sub Slot 사용, 고정자 형상 변화 등이 있다.[1-3] 본 논문에 적용된 모델은 Skew, fractional pole/slot, slot open, 고정자 형상에 관한 방법이 설계 시 적용된 모델이며, 정격 토크 대비 22.23% 의 Cogging Torque 를 가지는 모델로서, 여전히 Cogging 저감의 필요성을 가지는 모델이다. 따라서 본 논문에서는 영구자석 모터의 Cogging Torque 를 저감시기위한 방법 중, Core 에 Sub Slot을 사용하는 방법에 있어서, 일반적으로 알려진 Square-Type Sub Slot 방식을 변형하여 Arc-Type Sub Slot을 설계하고, 유한요소해석을 통해 영구자석형 동기 전동기에 적용하여 그 성능을 비교하였다.
영구자석 전동기는 효율과 역률이 좋고 고속운전이 가능하며, 다양한 구조 설계가 가능하여 여러 분야에 걸쳐 오래전부터 연구되고 사용되어왔다. 특히 최근에는 고에너지 밀도의 영구자석 재질이 개발되고 발달함에 따라 고출력의 영구자석 전동기의 설계도 가능해져 수만 rpm이상의 고속 전동기뿐만 아니라 MW급 이상의 고 토크 전동기의 설계도 가능해졌다. 그러나 고성능 영구자석 모터는 필연적으로 큰 코깅 토크를 수반하므로 진동 소음의 원인이 되는 Cogging Torque 의 저감이 반드시 필요하다. Cogging Torque의 저감방법은 고정자나 회전자에 Skew를 주는 방법, fractional pole/slot을 사용, slot open 감소, 공극 길이 증가, Sub Slot 사용, 고정자 형상 변화 등이 있다.[1-3] 본 논문에 적용된 모델은 Skew, fractional pole/slot, slot open, 고정자 형상에 관한 방법이 설계 시 적용된 모델이며, 정격 토크 대비 22.23% 의 Cogging Torque 를 가지는 모델로서, 여전히 Cogging 저감의 필요성을 가지는 모델이다. 따라서 본 논문에서는 영구자석 모터의 Cogging Torque 를 저감시기위한 방법 중, Core 에 Sub Slot을 사용하는 방법에 있어서, 일반적으로 알려진 Square-Type Sub Slot 방식을 변형하여 Arc-Type Sub Slot을 설계하고, 유한요소해석을 통해 영구자석형 동기 전동기에 적용하여 그 성능을 비교하였다.
As the interested of the permanent magnet increasing, the permanent magnet motor is widely studied. In permanent magnet motor, the cogging torque is caused by interaction force that is occurred between teeth of stator core and magnet pole of rotor. This cogging torque causes irregular rotation, vibr...
As the interested of the permanent magnet increasing, the permanent magnet motor is widely studied. In permanent magnet motor, the cogging torque is caused by interaction force that is occurred between teeth of stator core and magnet pole of rotor. This cogging torque causes irregular rotation, vibration and noises, so it is necessary to reduce the cogging torque. Cogging torque can be reduced by increasing air-gap length, by reshapping off magnet poles or stator tooth tips, by using lower magnet flux density, by using large number of slots/poles, by skewing the stator core or rotor magnet, by varying the magnetization of the magnet poles, by making slot openings to a minimum, and by using thick tooth tips to prevent saturation. This paper focuses on the design of slot shapes to reduce cogging torque. Sub slot has a similar effect, large number of slots on the air-gap. One of the existing sub slot type is the square type, that is like slot open. Square type sub slot is easy to design because having 3 design parameter, but cogging reduction effect is general. Another sub slot method is using design parameter sensitivity analysis that is very effective to reduce cogging torque, but that has many design parameter, so hard to design. So, In this paper, in order to reduce cogging torque of permanent magnet motor, the Arc type and Sinusoidal type sub slot, that are easy to design and has outstanding efficiency to reduce cogging torque, like design parameter sensitivity analysis, are suggested to teeth of stator core. And this paper shows variations of cogging torque by changing sub slot depth against air-gap using finite element method(FEM). In addition, this paper compares suggested type with existing type sub slot how much reducing cogging torque.
As the interested of the permanent magnet increasing, the permanent magnet motor is widely studied. In permanent magnet motor, the cogging torque is caused by interaction force that is occurred between teeth of stator core and magnet pole of rotor. This cogging torque causes irregular rotation, vibration and noises, so it is necessary to reduce the cogging torque. Cogging torque can be reduced by increasing air-gap length, by reshapping off magnet poles or stator tooth tips, by using lower magnet flux density, by using large number of slots/poles, by skewing the stator core or rotor magnet, by varying the magnetization of the magnet poles, by making slot openings to a minimum, and by using thick tooth tips to prevent saturation. This paper focuses on the design of slot shapes to reduce cogging torque. Sub slot has a similar effect, large number of slots on the air-gap. One of the existing sub slot type is the square type, that is like slot open. Square type sub slot is easy to design because having 3 design parameter, but cogging reduction effect is general. Another sub slot method is using design parameter sensitivity analysis that is very effective to reduce cogging torque, but that has many design parameter, so hard to design. So, In this paper, in order to reduce cogging torque of permanent magnet motor, the Arc type and Sinusoidal type sub slot, that are easy to design and has outstanding efficiency to reduce cogging torque, like design parameter sensitivity analysis, are suggested to teeth of stator core. And this paper shows variations of cogging torque by changing sub slot depth against air-gap using finite element method(FEM). In addition, this paper compares suggested type with existing type sub slot how much reducing cogging torque.
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