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개선된 Quasi-3D FEM을 통한 AFPM 전동기의 해석
The Improved Quasi-3D FE Analysis on the AFPM Motor 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.65 no.5, 2016년, pp.773 - 776  

우동균 (Dept. of Electrical Eng. Yeungnam University)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the quasi-3D finite element(FE) anlysis, the overall characteristics of axial flux permanent magnet(AFPM) motor could be composed of each computation region. However, A drawback of quasi-3D FEM is not to consider the end effect on the stack end. To address this problem, an improved quasi-3D FE an...

주제어

#Axial flux permanent magnet motor   #End effect   #FEM   #Improved quasi-3D FEM   #Quasi-3D FEM  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 즉, quasi-3D FEM은 AFPM 전동기의 내경과 외경에 해당하는 적층 끝단에서 단부효과를 고려할 수 없기 때문에 해석의 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 개선된 quasi-3D FEM을 통해 AFPM 전동기의 단부효과를 고려하고자 한다.
  • 하지만 quasi-3D FEM은 AFPM 전동기의 적층 끝단에서 단부효과를 고려할 수 없기 때문에 해석의 정확도가 떨어지는 단점이 있다. 따라서 본 논문은 개선된 quasi-3D FEM을 통해 AFPM 전동기의 단부효과를 고려하고자 한다.
  • 본 논문에서는 AFPM 전동기의 해석과 설계에 적용되어 왔던 quasi-3D FEM이 단부효과를 고려할 수 없는 문제점을 해결하고자 하였다. 공극자속 분포와 관련된 보정함수를 이용하여 단부효과를 갖는 적층 끝단에서의 영구자석을 새롭게 모델링함으로써, 기존의 quasi-3D FEM이 단부효과를 고려하지 못한 문제점을 해결하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
영구자석 전동기는 어떻게 구분하는가? 영구자석 전동기는 자속이 공극을 지나는 방향에 따라 radial flux permanent magnet(RFPM) 전동기와 axial flux permanent magnet(AFPM) 전동기로 구분할 수 있다[1].
FEM의 장단점은 무엇인가? 한편, 수치해석 기반의 상용 소프트웨어의 개발로 인해, finite element method(FEM)을 이용한 전기기기의 해석 및 설계가 이루어져 왔다[2]. FEM은 철심의 자기포화와 같은 비선형 특성을 고려하기 때문에 해석의 정확성을 보장하지만, 기하학적 구조가 3차원적인 전기기기의 해석에 있어 계산시간이 많이 걸리는 단점이 존재한다.
등가자기회로법, quasi-3D FEM 등의 설계 방법이 적용되는 원인은 무엇인가? AFPM 전동기는 3차원 적인 구조에 의해 해석 및 설계에 있어 3D FEM이 반드시 필요하다[3]. 하지만, 계산 시간이 많이 걸리는 3D FEM이 AFPM 전동기의 초기 설계 단계부터 최적 설계 단계까지 적용되는 것은 매우 비효율적이다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 AFPM 전동기의 설계에 등가자기회로법, quasi-3D FEM등이 적용되어[4]-[7].
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참고문헌 (10)

  1. J. F. Gieras, R. J. Wang, and M. J. Kamper, "Axial flux permanent magnet brushless machines," Springer, 2008. 

  2. D. K. Woo, J. H. Choi, M. Ali, and H. K. Jung, "A Novel Multimodal Optimization Algorithm Applied to Electromagnetic Optimization," IEEE Trans. Magn., vol. 47, no. 6, pp. 1667-1673, Jun. 2011. 

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  3. J. F. Gieras, and M.Wing, "Permanent Magnet Motor Technology-Design and Applications" New York, 1997. 

  4. R. Qu, and T. A. Lipo, "Analysis and modeling of air-gap and zigzag leakage fluxes in a surface-mounted permanent-magnet machine," IEEE Trans. Magn., vol. 40, no. 1, pp. 121-127, Jan. 2004. 

  5. G. Cvetkovski, L. Petkovska, M. Cundev, and S. Gair, "Quasi 3D FEM in function of an optimization analysis of a PM disk motor," in Proc. Int. Conf. Electrical Machines, Helsinki, Finland, vol. 4, pp. 1871-1875, Aug. 2000. 

  6. C. B. Rasmussen, and E. Ritchie, "A magnetic equivalent circuit approach for predicting PM motor performance," in Conf. Rec. IEEE IAS Annu. Meeting, pp. 10-17, 1997. 

  7. J. Perho, "Reluctance network for analysing induction machines," Ph.D. dissertation, Dept. elect. Eng., Helsinki Univ. Technol., Helsinki, Finland, 2002. 

  8. D. K. Woo, D. K. Lim, and H. K. Jung, "Rotor design strategy of interior permanent magnet synchronous motor for fuel cell electric vehicle," IJAEM, vol. 40, no. 1, pp. 51-66, Sep. 2012. 

  9. D. K. Lim, D. K. Woo, I. W. Kim, J. S. Ro, and H. K. Jung, "Cogging Torque Minimization of a Dual-Type Axial- Flux Permanent Magnet Motor Using a Novel Optimization Algorithm," IEEE Trans. Magn., vol. 49, no. 9, pp. 5106-5111, Sep. 2013. 

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  10. D. K. Woo, I. W. Kim, D. K. Lim, J. S. Ro, and H. K. Jung, "Cogging Torque Optimization of Axial Flux Permanent Magnet Motor," IEEE Trans. Magn., vol. 49, no. 5, pp. 2189-2192, May. 2013. 

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