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풍력터빈 PM형 동기발전기의 와전류손실과 열 해석에 관한 연구
A Study on Rotor Eddy Current Loss and Thermal Analysis of PM Synchronous Generator for Wind Turbine 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.63 no.11, 2014년, pp.1575 - 1581  

최만수 (R&D Center of Hanyang University) ,  장영학 (Smartgrid Research Institute of Mokpo National University) ,  박태식 (Smartgrid Research Institute of Mokpo National University) ,  정문선 (Smartgrid Research Institute of Mokpo National University) ,  문채주 (Smartgrid Research Institute of Mokpo National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, eddy current loss, iron loss and heat transfer of PMSG with 2,000kW capacities were analyzed for wind turbine. The PMSG with 3 split magnet was analyzed using ansoft maxwell commercial program and, generator was tested by Back to Back converter with no load condition at laboratory. Ro...

주제어

#Ansoft Maxwell Program   #Eddy Current Loss   #Iron Loss   #PMSG   #Heat Transfer   #Convection   #Conduction   #Radiation   #Thermal Property   #Heat Transfer Coefficient  

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

문제 정의

  • 따라서, Ansoft maxwell 2D 프로그램을 이용해 영구자석의 분할에 따른 와전류 손실을 2차원 유한요소 해석을 통하여 해석결과를 확인하고 로터 요크의 철손을 확인하고자 한다[6]. 한편 발전기에서 생성되는 손실은 모두 열로 발산이 되며, 열의 발산방식은 대류, 전도, 복사 3가지의 형태를 가진다.
  • 본 연구에서는 자석의 와전류분석, Rotor Yoke의 철손 분석 및 연계된 열해석을 통해 적절한 발전기 냉각시스템 설계의 방향을 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 본 연구에서 발전기의 방열상태를 해석하기 위해서 Maxwell 2D로 해석한 무부하시 이 정격속도의 와전류손 및 로터 철손이 모두 열로 변환된다고 가정한다. 실험을 통하여 무부하 정격속도로 발전기를 운전하여 로터 외측의 온도를 측정하고 외부로 전달되는 열전달을 분석한다, 이로 인해 Stator 내부로 전달되는 열전달을 추정할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
와전류 손실이란 무엇인가? 최근 영구자석 발전기 설계에서 회전자 부분에서 발생하는 손실에 관한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 회전자 부분에서 발생하는 손실은 주로 회전자의 도전체에서 발생하는 와전류 손실을 의미한다.[2] 와전류 손실은 회전자의 도전체, 즉 영구자석이나 영구자석의 비산을 방지하기 위해 삽입된 리테이너 등에서 발생하는 손실을 의미한다. 이러한 와전류 손실은 모두 열의 소스원이 되며 이는 영구자석의 감자 현상에 영향을 줄 뿐만 아니라 권선의 저항 등에도 영향을 미치게 되어 발전기의 안정적인 운전을 방해하는 요소가 되고 있다[3∼5].
와전류 손실의 영향은 무엇인가? [2] 와전류 손실은 회전자의 도전체, 즉 영구자석이나 영구자석의 비산을 방지하기 위해 삽입된 리테이너 등에서 발생하는 손실을 의미한다. 이러한 와전류 손실은 모두 열의 소스원이 되며 이는 영구자석의 감자 현상에 영향을 줄 뿐만 아니라 권선의 저항 등에도 영향을 미치게 되어 발전기의 안정적인 운전을 방해하는 요소가 되고 있다[3∼5].
도전체의 자속 통과면적을 작게 해야 하는 이유는 무엇인가? 자속이 도전체를 통과할 때 자속의 변화에 상응하는 와전류가 생성 되는데, 그 도전체의 면적이 클수록 큰 전압 불균형으로 인해 큰 와전류가 생성된다. 그러므로 자속이 통과하는 도전체는 자속 통과면적을 작게 할 필요가 있다.
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참고문헌 (7)

  1. Y. Chen, P. Pillay, A. Khan, "PM Wind Generator Topologies", IEEE Transactions on Industry Applications, Vol. 41, No. 6, pp. 1619-1626 November. 2005 

    상세보기 crossref

  2. H. Polinder, M. J. Hoeijmakers, "Eddy-Current Losses in the Segmented Surface-Mounted Magnets of a PM Machine", IEEE Proceedings Electric Power Applications, Vol. 146, No. 3, pp. 261-266, May 1999 

    상세보기 crossref

  3. Sang Yub Lee, Hyun Kyo Jung, "Eddy Current Loss Analysis in the Rotor of Surface-Mounted Permanent Magnet Brushless Machine", Proceedings of the Korean Institute of Electrical Engineers, Vol. 20 No. 4, pp. 138-140, April, 2012. 

  4. Yasuaki Aoyama, Koji Miyata, Ken Ohashi, "Simulation and Experiments on Eddy Current in Nd-Fe-B magnet", IEEE Transaction on Magnetic, Vol. 41, No. 10, pp. 3790-3792, October, 2005. 

    상세보기 crossref

  5. Jang Young Choi, Ji Hwan Choi, Seok Myeong Jang, Han Wook Cho, Sung, Ho Lee, "Eddy-Current Loss Analysis in Rotor of Surface-Mounted Permanent Magnet Machines Using Analytical Method" The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers Vol. 61, No. 8, pp. 1115-1122, September, 2012. 

    원문보기 상세보기 crossref

  6. Hiroaki Toda, Zhenping Xia, Jiabin Wang, " Rotor Eddy-Current Loss in Permanent Magnet Brushless Machines", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 40, No. 4, July, 2004. 

    상세보기

  7. Nannan Zhao, Z.Q.Zhu, Weiguo Liu, "Rotor Eddy Current Loss Calculation and Thermal Analysis of Permanent Magnet Motor and Generator", IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 47, No. 10, October, 2011. 

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