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문제 정의
- 하지만 이를 위해서는 모든 전동기의 설계변수 크기의 변화는 동일해야하며, 특히 IPM전동기에서는 포화로 인해 위에서 정의한 등가자기회로법으로는 정확한 공극자속밀도파형의 변화정도의 예측이 힘들다. 그래서 본 논문에서는 자기회로법으로 Spoke 형 BLDC 전동기의 극형상 변화에 따른 공극자속밀도파형에 미치는 영향에 대해서 간략히 살펴보았다. 또한 보다 정확한 회전자 극형상 변화에 따른 전동기 특성에 미치는 영향에 대해서 살펴보기 위해 실험계획법을 적용하였다.
- 본 논문에서는 IPM형 BLDC 전동기 중 회전자 표면에 자속을 집중시키는 특징을 갖는 spoke형 BLDC 전동기의공극자속밀도를 정현적으로 분포시키기 위해 회전자 극 표면의 최적형상을 제안하였다. 회전자 극 형상 설계에 앞서 자기 등가 회로 법을 이용하여 자속밀도 정현분포에 영향을 주는 설계변수에 대해 간략히 살펴보았다.
- 본 논문에서는 spoke형 BLDC 전동기의 코깅 토오크 및토오크 리플저감을 위해 공극자속밀도의 정현분포에 관하여 연구 하였다. 공극자속 밀도를 정현적으로 분포시키기 위한 회전자 극 표면의 최적형상 설계를 위해, 우선 회전자 형상 변화에 따라 달라지는 전동기 특성을 확인하고자 등가 자기 회로 법을 이용해 특성분석을 하였다 등가자기회로법 결과를 바탕으로 자속밀도의 정현분포 요인에 영향을 미치는 설계변수를 선정하였으며 2D FEM, 그리고 실험계획법을 이용하여 분석하였다.
- 본 논문에서는 전동기의 특성 향상을 목적으로, 회전자의극 형상 변화를 제안하며, 회전자 극 형상변화가 전동기의 특성에 미치는 각각의 영향들을 분석하기 위해 실험계획법을 적용하였다.
- 또한 최적의 극형상 설계변수 A, B, C를 구하기 위하여 목적 함수와 설계 변수의 범위를 다음과 같이 정의하였다. 여기서 목적함수로는 공극자속밀도, 역기전력파형의 왜형률, 그리고 코깅토크의 크기 [Peak-to-peak]로 정하였고, 이들을 최소화 시키고자 한다. 여기서 역기전력파형의 왜형률이 크게 감소하여도 그 크기 또한 크게 감소하면 전동기의 출력 및 효율에 영향을 미칠 것으로 판단되어 그 피크(peak)값 또한 또 하나의 목적함수로써 포함시켰다.
- 이는 보다 큰 전자기적 토오크를 발생시킬 수 있다는 것을 의미한다. 이와 같이 자 속집 중이라는 특징을 갖는 spoke형 BLDC 전동기에 서는 자 속이 집중되는 회전자 표면 즉, 회전자 극형상변화가 공극자속밀도 파형에 큰 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있으며, 본 논문에서는 실제 영향들을 분석하였다.
가설 설정
- 모델은 4극, 분포권이며 초기모델의 사양은 표 1과 같다. 또한, 자기회로 모델링을 위해 고정자 슬롯은 없다고 가정하였다. 그림 1(b)는 간략화한 자기 등가회로이며, 영구자석은 자속원 과 이의 릴럭턴스 성분 7으로모델링하였고, 이때 자속원의 방향은 자석의 극 방향에 따른다.
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