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[국내논문] IPM type BLDC 전동기의 진동 및 소음 저감을 위한 가진력 평형화 설계
The Design of Radial Magnetic Force Equilibrium for Reduction of Vibration and Noise in IPM Type BLDC Motor 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.62 no.11, 2013년, pp.1535 - 1540  

정태석 (Dept. of Electrical Engineering, Changwon National University) ,  조규원 (Dept. of Electrical Engineering, Changwon National University) ,  김규탁 (Dept. of Electrical Engineering, Changwon National University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the Radial Magnetic Force(RMF) and cogging torque which cause vibration and noise in IPM type BLDC motor were analyzed. The cogging torque and RMF cause electromagnetic vibration. So, a notch was installed for the equilibrium of RMF and cogging torque reduction. The notch was analyzed...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 논문에서는 진동 및 소음의 주 발생 원인이 되는 코깅 토크 저감과 가진력의 불평형을 평형화시키기 위하여 고정자 및 회전자에 노치를 설치하였으며, 실험계획법을 이용하여 코깅 토크 최소화 및 가진력 평형화를 위한 최적 설계를 진행하였다. 즉, 고정자와 회전자에 설치되는 노치의 위치 및 크기를 설계 변수로 취하여 최적화를 진행하여 전동기 제반 특성을 유한요소 해석을 통해 고찰하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
IPMSM의 특징은? Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM)은 영구자석을 회전자 철심에 매입하여 기계적으로 강인한 회전자 구조로 d축, q축 인덕턴스 차이에 의해 발생한 릴럭턴스 토크를 이용할 수 있어 발생 토크가 Surface Permanent Magnet Synchronous Motor (SPMSM) 보다 크다. 또한, 원심력에 의한 영구자석의 비산을 방지하는 장점을 가지고 있어 급 가'감속 운전, 광범위한 속도제어 등이 요구되는 자동차 전장품 등과 같은 정밀 기기의 구동용 모터로 사용 되고 있다[1,2].
전동기의 진동 발생원 중 전자기적인 원인으로는 무엇이 있는가? 전동기의 진동 발생원으로는 크게 기계적인 원인과 전자기적인 원인이 있다. 전자기적인 원인으로는 전동기의 고정자 또는 회전자에 작용하는 반경방향의 힘인 가진력의 불평형 및 코깅 토크에 의한 토크 리플이 주원인이다. 특히, 가진력 및 코깅 토크의 주파수가 전동기의 고유 진동수(natural frequency)와 비슷한 영역에 있으면 공진(resonance)하게 되어 부품의 마모와 전동기의 구동 성능의 저하뿐만 아니라 다른 시스템에 악영향을 미치게 된다[5,6].
기본 모델보다 코깅 토크가 저감되면서 가진력이 평형화되는 최적 설계를 진행하기 위해 사용한 방법은? 유한요소법과 실험계획법을 이용하여 기본 모델보다 코깅 토크가 저감되면서 가진력이 평형화되는 최적 설계를 진행하였다. 설계 결과, 회전자에 5[mm]의 노치를 설치하고 고정자에 2[mm], 1[mm]의 노치를 설치하였을 때 목표치에 부합하는 최적 결과를 도출하였다.
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참고문헌 (11)

  1. Hong-seok Ko, and Kwang-Joon Kim, "Characterization of Noise and Vibration Source in Interior Permanent-Magnet Brushless DC motors", IEEE Transaction on. Magnetics, Vol. 40, No. 6, pp. 3482-3489, 2004. 

  2. Gyu-Hong, Young-Dae Song, Gyu-Tak Kim and Jin-Hur, "A Novel Cogging Torque Reduction Method for Interior Type Permanent Magnet Motor", IEEE Transaction on. Industry Applications, Vol. 45, No 1, pp 161-167, 2009. 

  3. T. M. Johns, W. L. Soong, "Pulsating Torque Minimization Techniques for Permanent Magnet AC Motor Drives", IEEE Transactions on. Industrial Electronics, Vol. 43, No. 2, pp. 321-330, 1996. 

  4. J. P. Hong et al., "Analysis of radial force as a source of vibration in an induction motor with skewed slots," IEEE Transaction on. Magnetics, Vol. 33, No. 2, pp. 1650-1653, 1997. 

  5. D. E. Cameron, J. H. Lang and S. D. Umans, "The origin and reduction of acoustic noise in doubly salient variable reluctance motors," IEEE Transaction on. Industry Applications, Vol. 28, No, 6, pp. 1250-1255, 1992. 

  6. R. S. Colby, F. M. Mottier and T. J. E. Miller, "Vibration modes and acoustic noise in a four-phase switched reluctance motor, " IEEE Transaction on. Industry Applications, Vol. 32, No, 6, pp. 1357-1363, 1996. 

  7. Jin Hur; Jin-Wook Reu; Byeong-woo Kim; Gyu-Hong Kang, "Vibration Reduction of IPM-Type BLDC Motor Using Negative Third Harmonic Elimination Method of Air-Gap Flux Density," IEEE Transactions on. Industry Applications, Vol. 47, No, 3, pp. 1300-1309 ,2011. 

  8. Gyu-Hong, Young-Dae Song, Gyu-Tak Kim and Jin-Hur, "A Novel Cogging Torque Reduction Method for Interior Type Permanent Magnet Motor", IEEE Transaction on. Industry Applications, Vol. 45, No 1, pp 161-167, 2009. 

  9. G. W. Cho, S. H. Woo, S. H. Ji, K. W. Park, K. B. Jang, G. T. Kim, "The optimization of rotor shape for constant torque improvement and radial magnetic force minimization" J. Cent. South Univ.Tecnol. Vol.19, No.2, pp. 357-364, 2012. 

  10. Gieras, J. F.; Wang, C.; Lai, J. C.: "Noise of Polyphase Electrical Motors", Taylor & Francis Group, 2006. ISBN 0-8247-2381-3 

  11. Yong-Tae Kim, Bo-Han Kang, Gyu-Won Cho, and Gyu-Tak Kim "Iron loss Coefficient Estimation Through Flux Density and Iron loss Calculation of IPMSM in Consideration of Core Material", IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation. pp.233, October, 2012. 

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