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제안 방법
- 2) 유한 요소 해석을 이용하여 모터부품의 고유주파수를 예측하였고, DC 모터 설계자들의 경험과 기존 시험 및 문헌 자료를 고려하여 공진 가능성이 있는 부품들의 개선안을 제안하였다.작동 시험 결과, 스테이와 커버의 경우, 제안된 개선안은 소음 저감에 효과가 있었으며, 특별히 스테이를 4점 방진하는 경우는 소음 측정 결과 3.
- 3차원 형상 모델을 기초로 유한 요소 모델러를 이용하여 DC 모터 구성부품들의 유한 요소 모델을 구성 하였다. 형상이 복잡한 부분은 작은 요소로 세밀 하게 모델링 하였다.
- 2와 같다. 각각 읍압레 벨(소음)과 가속도(진동)를 주파수에 대해 측정하였다.
- 5와 같다. 경계 조건은 부품 간 실제 결합 방법을 모사하였다. 첫째로 아마추어 축이 스테이터와 브라켓 중심에 위치한 베어링과 오일리스 메탈 베어링에 결합되어 축회전이 가능하므로 강체 빔(Rigid Beam) 요소로 해당 부위들을 연결하여 축회전만 가능하도록 구속하였다.
- 이는 DC 모터 가 작동 중일 때 가진우]의 역할을 하게 된다. 고유 모드 해석 결과의 검토-를 위해 DC 모터 의 가진 주파수를 구해보았다. DC 모터는 정격 부하에서 2180 rpm의 속도로 회전한다.
- 다음으로 전달 경로에 위치한 관련 부품들의 공진 여부를 파악하기 위하여 전체 DC 모터 시스템에 대한 유한 요소 모델을 구성하여 고유 모드해석을 수행하였다. 고유모드 해석 결과를 바탕으로 DC 모터 부품의 진동특성을 파악하고, DC 모터의 작동환경과 각각의 부품 사이의 연관성에 대한 연구를 진행하였으며, 브러쉬 소음을 저감할 수 있는 설계 개선안을 제시하였으며, 최종적으로는 시험을 통해 설계 개선안을 검증하였다.
- 브러쉬 소음의 주원인 부품인 정류자와 브러쉬 중 현실적으로 정류자가 장착되어 있는 아마추어 축을 직접 방진할 수 없으므로 브러쉬가 장착되어 있는 스테이를 방진하는 것이 가장 효과적으로 진동을 방진할 수 있는 방법으로 판단된다. 그 효과는 시험을 통하여 검증하였다. 현재 설계사양과 Fig.
- 본 연구에서는 먼저 기 확보된 내구전·후 소음 측정 결과를 토대로 DC모터의 소음/진동 전달 경로와 특징을 파악하였다. 다음으로 전달 경로에 위치한 관련 부품들의 공진 여부를 파악하기 위하여 전체 DC 모터 시스템에 대한 유한 요소 모델을 구성하여 고유 모드해석을 수행하였다. 고유모드 해석 결과를 바탕으로 DC 모터 부품의 진동특성을 파악하고, DC 모터의 작동환경과 각각의 부품 사이의 연관성에 대한 연구를 진행하였으며, 브러쉬 소음을 저감할 수 있는 설계 개선안을 제시하였으며, 최종적으로는 시험을 통해 설계 개선안을 검증하였다.
- 첫째로 아마추어 축이 스테이터와 브라켓 중심에 위치한 베어링과 오일리스 메탈 베어링에 결합되어 축회전이 가능하므로 강체 빔(Rigid Beam) 요소로 해당 부위들을 연결하여 축회전만 가능하도록 구속하였다. 두 번째로 스테이가 스테이터와 브라켓 사이에 삽입되어 코킹으로 고정되므로 먼저 스테이터 하부와 브라켓 상부가 스테이의 가장자리(Fig. 4의 Q2)와 접촉하는 부위의 노드(Node)를 공유시켜 스테이를 고정시켰으며 스테 이 터 하부의 외륜과 브라켓 상부 내 륜의 노드를 공유시켜 코킹으로 인하여 스테이터와 브라켓이 고정되는 결합형태를 구현하였다. 마지막으로 플라스틱 커버는 지지대(Fig.
- 4의 Q2)와 접촉하는 부위의 노드(Node)를 공유시켜 스테이를 고정시켰으며 스테 이 터 하부의 외륜과 브라켓 상부 내 륜의 노드를 공유시켜 코킹으로 인하여 스테이터와 브라켓이 고정되는 결합형태를 구현하였다. 마지막으로 플라스틱 커버는 지지대(Fig. 17참조)가 브라켓 하 부 홀(Hole)에 삽입되어 열로 녹여 고정되므로 이를 구현하기 위하여지지대와 구멍 내륜의 노E를 공유시켰다. 범용유한요소 해석 기(FE Solver)를 사용하여 DC 모터 부품의 고유주파수를 계산한 결과는 Table 3 과 같다.
- 2와 같이 3차원 형상 모델러로 DC 모터 구성부품들의 모델링을 수행하였다. 모든 부품은 도면을 근거로 모델링되 었으며, 물론 형상이 복잡한 부분은 정밀하게 모델링 하였다.
- 본 연구에서는 먼저 기 확보된 내구전·후 소음 측정 결과를 토대로 DC모터의 소음/진동 전달 경로와 특징을 파악하였다. 다음으로 전달 경로에 위치한 관련 부품들의 공진 여부를 파악하기 위하여 전체 DC 모터 시스템에 대한 유한 요소 모델을 구성하여 고유 모드해석을 수행하였다.
- 아마추어에 감겨 있는 코일은 아마추어의 밀도를 조절하여 질량으로 고려하였다. 각 부품의 유한 요 소 모델은 Fig.
- 기본 사양은 Table 2와 같다. 유한요소 해석을 위하여 우선 Fig. 2와 같이 3차원 형상 모델러로 DC 모터 구성부품들의 모델링을 수행하였다. 모든 부품은 도면을 근거로 모델링되 었으며, 물론 형상이 복잡한 부분은 정밀하게 모델링 하였다.
- 경계 조건은 부품 간 실제 결합 방법을 모사하였다. 첫째로 아마추어 축이 스테이터와 브라켓 중심에 위치한 베어링과 오일리스 메탈 베어링에 결합되어 축회전이 가능하므로 강체 빔(Rigid Beam) 요소로 해당 부위들을 연결하여 축회전만 가능하도록 구속하였다. 두 번째로 스테이가 스테이터와 브라켓 사이에 삽입되어 코킹으로 고정되므로 먼저 스테이터 하부와 브라켓 상부가 스테이의 가장자리(Fig.
- 그 효과는 시험을 통하여 검증하였다. 현재 설계사양과 Fig. 10과 11의 각각 내부 3지점과 외부 4지점의 여유공간에 방진고무를 적용한 경우에 대해 무향실에서 부하시 DC 모터 단품의 소음/진동을 측정하였다. 소음/진동측정 장치의 구성은 Fig.
대상 데이터
- 5 dB의 소음 저감 효과가 있었다. 시험 의 일관성을 위하여 스테 이 와 브라켓을 제외한 모든 부품은 동일 부품을 사용하였다.
- 8dB가량 저감시켰다. 시험의 일관성을 위하여 커버와 브라켓을 제외 한 모든 부품은 동일 부품을 사용하였다.
- 해석 대상은 자동차 라디에이터 팬에 사용되는 DC 브러쉬모터로 개발 초기 단계의 모델이다. 기본 사양은 Table 2와 같다.
데이터처리
- 브러쉬 의 소음과는 직접 적으로 관련은 없으나 브러 쉬 소음과 공진되어 불쾌한 소음을 발생시 킨 커버는 지지점을 추가하거나, 지지점 위치를 변경하여 커버 고유주파수를 바꾸어 쉽게 공진 문제를 해결할 수 있을 것으로 판단된다. 그 효과는 해석과 실험을 통해 검증하였다. Fig.
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