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문제 정의
- 착자영구자석 재료 및 고정자의 편차, 작업 공장의 계절별 온도 변화 등을 고려할 때 영구자석이 착자된 정도를 측정된 자속의 값으로 검사하는 방식에서는 정상과 불량을 판별하는 기준을 엄격하게 적용하는 데 어려움이 따르고, 이로 인해 권선 착자 공정에서 회전자 정렬의 틀어짐으로 인해 발생하는 착자 불량을 제대로 분별하지 못하는 문제를 가지게 된다. 따라서 본 논문에서는 압축기용 집중권 BLDC 전동기의 권선 착자 과정에서 회전자 정렬이 틀어짐으로 인해 발생하는 착자 불량이 압축기에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션과 압축기 효율 비교 시험을 통해 평가하고, 회전자 정렬 비틀림으로 인한 착자 불량을 진단할 수 있는 방법을 제안하고자 한다.
- 본 논문에서는 압축기용 집중권 BLDC 전동기의 권선 착자 공정에서 회전자의 틀어짐으로 인해 발생하는 착자 불량이 압축기의 효율을 저하시킨다는 것을 컴퓨터 시뮬레이션과 실험을 통해 확인하였고, 이러한 착자 불량이 상역기전력의 ZCP 발생 간격에 주기적인 변동을 야기함을 확인하고 이를 이용하여 착자 불량을 정확히 진단해 낼 수 있는 새로운 방법을 제안하였다. 제안된 진단 방법은 권선 착자 공정이 완료된 이후 인버터로 압축기를 시운전 하는 과정에서 착자 불량 여부를 진단하기 때문에 별도의 검사 공정이 추가되지 않으며 단순히 인버터 소프트웨어의 변경만으로 착자 불량 진단이 가능하여 경제적이다.
- 역기전력의 ZCP 정보를 이용한 센서리스 제어 알고리즘의 동작 메커니즘을 고려할 때, 착자 불량으로 인해 역기전력의 ZCP 발생 간격이 일정치 않은 경우에는 속도 제어기와 역기전력의 ZCP 발생 간격 간의 상호 작용으로 인하여 속도 제어기의 출력에 맥동이 포함되어 결과적으로 BLDC 전동기의 속도 응답에 맥동을 야기할 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 착자 불량을 진단하는 순간에는 인버터의 PWM 시비율을 일정 값으로 고정함으로써 속도 제어에 의한 역기전력의 ZCP 발생 간격 변동을 억제하도록 하였다.
가설 설정
- 그림 8은 정상 착자(sample 1) 및 착자 불량(sample 2) BLDC 전동기의 역기전력 파형이다. 그림 8에서 정상 및 착자 불량 BLDC 전동기의 역기전력 실효치는 각각 106.
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