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직접 구동 슬롯리스형 영구자석 동기전동기의 설계
Design of Direct-Drive Slotless Type Permanent Magnet Synchronous Motor 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. B, 전기기기 및 에너지변환시스템부문, v.49 no.12, 2000년, pp.789 - 796  

강규홍 (창원대 전기공학과) ,  홍정표 (창원대 전기공학과) ,  김규탁 (창원대 전기공학과) ,  박정우 (한국전기연구소 Mechatronics그룹)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper deals with magnetic field and characteristic analysis for ring type slotless synchronous motors by using analytical method. Since magnetic air-gap in the slotless motors is much larger than mechanical air-gap, it is necessary to analyze the magnetic flux distribution at the whole magnetic...

주제어

#Ring type slotless synchronous motors   #Permanent Magnet   #Finite Element Analysis  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 슬롯리스 전동기는 기계적인 공극에 비해 자기적 공극이 매우 커 집중정수로 고려한 자기회로의 해석은 큰 오차를 수반하므로 자기적인 공극 전체에서의 자속 분포 특성의 해석이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 자기 스칼라 포텐셜을 이용하여 영구자석에 의한 자계와 전기자 전류에 의한 자계를 중첩하므로써 자계해석을 하였다. 해석결과를 유한요소해석과 비교한 결과 잘 일치하여 만족스러운 결과를 도출하였다.
  • 따라서 본 논문에서는 해석적인 방법을 적용하여 슬롯리스형 영구자석 전동기의 자계 해석 및 특성 해석을 수행하였다. 공극에서의 자계룔 해석하기 위해서 자기 스칼라 포텐셜을 이용하여 Laplace 방정식과 Possion 방정식으로부터 지배방정식을 구성하고 각 영역에서의 경계조건으로부터 자계를 해석하였다.
  • 해석적인 방법으로 슬롯리스형 영구자석 전동기의 자계를 해석할 경우 해석영역 전체에 걸쳐 자계의 분포 특성을 해석할 수 있고 전기자 권선 영역에서의 자기적 매질이 일정하기 때문에 도체의 분포 특성을 고려한 해석이 가능하고 등가 자화전류의 치환 없이 간단하게 할 수 있다는 장점이 있다[5-7]. 본 논문에서는 해석적인 방법을 이용하여 슬롯리스형 영구자석 동기 전동기의 설계 방법을 제시하고 설계된 전동기의 특성해석 결과를 유한요소 해석 및 실험치와 비교하여 해석의 타당성과 설계의 유용성을 입증하였다.
  • 본 논문에서는 해석적인 방법을 이용하여 직접 구동형 슬롯리스 동기 전동기의 자계 및 특성해석을 수행하였다. 슬롯리스 전동기는 기계적인 공극에 비해 자기적 공극이 매우 커 집중정수로 고려한 자기회로의 해석은 큰 오차를 수반하므로 자기적인 공극 전체에서의 자속 분포 특성의 해석이 요구된다.

가설 설정

  • ① 영구자석은 반경방향으로 자화되어 있다,
  • ② 철심은 투자율은 무한대로 재질의 비선형성은 고려하지 않는다.
  • ③ 해석 모델은 z축 방향으로 변화가 없다고 가정하여 2차원으로 해석한다.
  • 여기서 철심의 투자율은 무한대로 가정하고 영구자석은 영역 II에서 연속적인 분포를 가진다. 각 영역에서 자계를 해석하기 위하여 다음과 같은 가정을 두었다[1][4].
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참고문헌 (7)

  1. Kais Atallah, Zi Qiang Zhu, David Howe and Terry S. Birch 'Armature Reaction Field and Winding Inductances for Slotless Permanent-Magnet Brushless Machines', IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 34, No. 5, Sept. 1998 pp.3737-3744 

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  2. SALON, 'Finite Element Analysis of Electrical Machines', 1995 

  3. 강규홍, 홍정표외 4인 '공심 코일형 리니어 DC 모터의 설계 및 동특성 해석', 전기학회논문지 49B-3-6, pp.165-171, 2000 

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  4. Z.Q. Zhu, David Howe Ekkehard Bolte and Bernd Ackermann 'Instantaneous Magnetic Field Distribution in Brushless Permanent-Magnet dc Motors,' IEEE Trans. on Magnetics, Vol. 34, No. 1, Janu. 1993 pp.124-135 

  5. Ungtae Kim and Dennis K. Lieu, 'Magnetic Field Calculation in Permanent Magnet Motors with Rotor Eccentricity : Without Slotting Effect', IEEE Trans. on Magnetics, Vol. MAG. 34, No. 4, July1998 pp.2243-2252 

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  6. 임달호, 김학련 '등가자기회로망법에 의한 자계해석에 관한 연구', 전기학회논문지 VOL.42, No. 8, pp.14-21, 1993 

  7. Y.S. Chen Z.Q. Zhu and D. Howe 'Slotless Brushless Permanent Magnet Machine : Influence of Design Parameters', IEEE Trans. on Energy Conv., Vol. 14, No. 3, Sept. 1999 pp.686-691 

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