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자기부상열차 추진용 리니어모터 효율향상 설계연구
A Study on Design of Linear Motor for Maglev for High Efficiency 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.4, 2016년, pp.561 - 566  

김윤현 (Dept. of Electrical Engineering, Kiee University) ,  김기찬 (Department of Electrical Engineering, Hanbat National University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, effective design method of linear induction motor(LIM) for Maglev is proposed in order to maximize system efficiency of Maglev. For the high system efficiency of Maglev, it is important to minimize weight of traction motor. Light weight design by changing materials of core and winding...

주제어

#Maglev   #Linear induction motor   #Light weight   #Cobalt steel   #High efficiency  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 차량의 경량화를 통한 시스템 효율을 향상시키기 위해 선형유도전동기의 1차측 전기강판과 1차측 권선 재질의 변경에 의한 경량화 방법을 제안하고 설계를 수행하였다. 본 논문은 설계측면에서의 경량화 방법에 대한 방법론을 제시하는 논문으로 선형유도전동기를 설계하고 전자장 해석을 통해 경량화 이전의 선형유도전동기와 제안한 시스템의 여러 가지 기본 특성을 비교하고 경량화 달성 관점에서 속도에 따른 추력/질량 비를 산출하여 비교하였다.
  • 본 논문에서는 차량의 경량화를 통한 시스템 효율을 향상시키기 위해 선형유도전동기의 1차측 전기강판과 1차측 권선 재질의 변경에 의한 경량화 방법을 제안하고 설계를 수행하였다. 본 논문은 설계측면에서의 경량화 방법에 대한 방법론을 제시하는 논문으로 선형유도전동기를 설계하고 전자장 해석을 통해 경량화 이전의 선형유도전동기와 제안한 시스템의 여러 가지 기본 특성을 비교하고 경량화 달성 관점에서 속도에 따른 추력/질량 비를 산출하여 비교하였다. 또한 단부효과로 인해 공극의 자속밀도 분포가 왜곡되는 현상을 속도에 따라 규명하고, 횡방향 효과 및 단부효과를 고려한 본 모델의 특성해석을 수행하였다.
  • 자기부상 열차의 구동시스템의 효율을 향상시키기 위하여 차량부하로도 작용하는 선형유도전동기의 1차측 무게를 경량화하는 설계 방법을 본 논문에 제시하였다. 규소강판보다 포화자속밀도가 높은 코발트 강을 전자강판으로 사용하여 치단면을 줄여 자기장하를 유지시키고, 넓어진 슬롯에 구리 권선 대신 알루미늄 권선을 선정하여 전기장하를 유지하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
자기부상열차의 장점은? 자기부상열차는 바퀴가 없이 레일과 차체 사이에 간극을 일정하게 유지하여 저소음, 저진동, 저분진의 장점을 가지면서 운행한다. 특히 바퀴가 없이 운행되므로 차량의 저상화가 가능하고, 바퀴의 점착력 제어가 아닌 직접 추력을 레일에 전달하기 때문에 터널의 소형화 및 급구배, 저 회전곡률반경 등 노선 설계에 큰 자유도가 생긴다[1-3].
선형유도전동기의 단점은? 일반적으로 선형유도전동기는 유도전동기의 원리와 같으므로 설계 시 등가회로를 사용하여 제어 파라미터를 도출한다. 그러나 선형유도전동기는 기계적으로 공극이 크고, 입구단과 출구단이 존재하기 때문에 단부효과에 의한 누설 자속 영향이 크므로 단순히 등가회로에 의한 수학적 계산이 쉽지가 않고, 포화에 따른 특성을 정확한 고려를 하기가 용이하지 않다[6-9]. 따라서 유한요소법을 사용하여 누설자속분과 포화를 정확히 고려 할 수 있는 수치해석적 방법이 유용하다[10].
선형유도전동기는 현재 누설 자속의 영향이 크므로 수학적 계산이 쉽지 않아 정확한 고려를 하기 어렵다, 그에 대한 해결책은? 그러나 선형유도전동기는 기계적으로 공극이 크고, 입구단과 출구단이 존재하기 때문에 단부효과에 의한 누설 자속 영향이 크므로 단순히 등가회로에 의한 수학적 계산이 쉽지가 않고, 포화에 따른 특성을 정확한 고려를 하기가 용이하지 않다[6-9]. 따라서 유한요소법을 사용하여 누설자속분과 포화를 정확히 고려 할 수 있는 수치해석적 방법이 유용하다[10].
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참고문헌 (11)

  1. Hyung-Woo Lee, Ki-Chan Kim, and Ju Lee, "Review of Maglev Train Technologies," IEEE Trans, Magn., vol. 42, no. 7, pp. 1917-1928, 2007. 

  2. Guobin Lin, and H. S. Han, "Development and Commercialization of Urban Maglev in China", Railway Journal, vol. 17, no. 6, pp. 18-21, Dec. 2014. 

  3. H. W. Cho, J. S. Bang, H. S. Han, H. K. Sung, D. S. Kim, and B. H. Kim, "Status of Advanced Technologies and Domestic Researches for Development of Korean Next Generation Maglev," Transaction of The Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 57, no. 10, pp. 1767-1776, 2008. 

  4. Center for Urban Maglev Project Team, "Urban Maglev for Metropolitan," KIEE conference, 19-16, 2014.7. 

  5. A. H. Lee, D. Y. Lee, Y. S. Cho, and S, S. Kwon, "Understanding of Light Rail Transit," Railway Journal, vol. 5, no. 4, pp. 45-58, 2002. 

  6. Dong Li, "A New Approach to Evaluate Influence of Transverse Edge Effect of a Single-Sided HTS Linear Induction Motor," IEEE Trans. Magnetics, Vol. 51, No. 3 8200404, 2015. 

  7. Sakae Yamamura, Theory of Induction Motors, University of Tokyo Press, 1977. 

  8. H. W. Lim, B. Chae, M. H. Choi, K. Y. Lee, G. B. Cho, and H. L. Baek, "The Stabilized Speed Control Modeling of Single-side Linear Induction Motor Considering End-effect," Trans. of Korean Institute of Power Electronocs, vol. 11, no. 3, pp. 266-273, Jun. 2006. 

  9. S. A. Nasar, I. Boldea, Linear Motion Electric Machineary, Jhon Wiley & Sons, 1976. 

  10. Selcuk, A.H. and Kurum, H. "Investigation of End Effects in Linear Induction Motors by Using the Finite-Element Method," IEEE Trans. on Mag. pp. 1791-1795, Jul. 2008. 

  11. Richard M. Bozorth, Ferromagnetism, IEEE PRESS, 1991. 

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