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공조용 1마력급 2상 BLDC 팬모터의 설계 및 구현에 관한 연구

A Study on the Design and Implementation of 2-phase BLDC Fan Motor with 1-horsepower Class for Air Conditioning

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences v.13 no.4 , 2018년, pp.757 - 764  
백수황 (호남대학교 미래자동차공학부)
초록
용어

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본 논문은 공조시스템에 사용되는 1마력급 2상 BLDC 팬모터의 설계 및 구현에 관하여 기술한다. 본 연구에서 구현한 BLDC 모터는 수명 및 내구성이 우수한 무정류자 모터방식이며 2상 전원에 의해 구동된다. 공조시스템에 사용되는 모터의 가장 중요한 목표사양은 정격운전점에서 높은 효율을 갖는 것이다. 이를 위해 BLDC 모터의 고정자 형상과 회전자 자석의 설계를 수행하고 구동을 위한 제어회로를 설계하였다. BLDC 모터는 모터부와 제어부 그리고 전원부가 일체화된 구조를 갖는다. BLDC 모터의 특성계산을 위해 유한요소해석을 사용하였으며 시제품의 제작 및 성능시험을 실시하여 설계결과의 적합성을 확인하였다.

Abstract

This paper describes the design and implementation of a 1hp class two-phase type BLDC fan motor used in an air conditioning system. The BLDC motor, which is implemented in this study, is not a commutator motor type with excellent lifetime and durability and is driven by two phase power source. The most important target specification of a motor used in an air conditioning system is that it has a high efficiency at the rated operating point. For this purpose, we designed the stator shape of the BLDC motor, the design of the rotor magnet, and the control circuit for driving. The BLDC motor has a structure where the motor part, the control part, and the power part are integrated. The finite element analysis was used to calculate the characteristics of the BLDC motors, and the conformity of the design results was confirmed by fabricating and testing the prototype model.

주제어

#공조 시스템   #브러쉬리스   #모터   #2상   #유한 요소 해석  

본문요약 

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문제 정의
  • 본 논문에서는 공조시스템에 사용되는 1마력급 2상 BLDC 팬모터를 대상으로 효율 향상효과를 얻고자 고정자에 보조치를 추가한 형상설계를 제안한다.

    본 논문에서는 공조시스템에 사용되는 1마력급 2상 BLDC 팬모터를 대상으로 효율 향상효과를 얻고자 고정자에 보조치를 추가한 형상설계를 제안한다.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BLDC 모터
BLDC 모터 회전자에 무엇을 사용하는가?
영구자석

회전자에 영구자석을 사용하는 BLDC 모터는 유도 모터와 달리 역률과 효율특성이 우수하지만 영구자석의 재료로 사용되는 희토류자석 재질의 가격이 국제 정세의 변화에 따라 심하게 변동하는 이유로 모터 제조원가 또한 불안정하게 변동된다. 이는 모터업체의 불안정한 수익성으로 연결되고 있다.

DC(BLDC) 모터
DC(BLDC) 모터의 특성은?
가전기기 및 산업기기 분야에서 고출력 및 고효율

가전기기 및 산업기기 분야에서 고출력 및 고효율 특성을 갖는 Brushless 타입의 DC(BLDC) 모터가 각광을 받고 있다. BLDC 모터는 특히 전기적인 제어회 로를 이용하여 속도 및 토크의 제어가 용이하고 소형화, 저소음 및 유지보수성 우수한 특징을 갖기 때문에 공조시스템 및 자동차분야에도 확대 적용되고 있다 [6-7].

에너지효율관리 3대 프로그램
정부주도하의 에너지효율관리 3대 프로그램에는 무엇들이 있는가?
첫째, 에너지소비량이 많고 시중이 많이 보급된 제품을 1에서 5등급으로 구분하여 에너지소비효율 등급라벨을 부착하고 최기준에 미달한 제품에 대해 생산 및 판매를 금지하는 에너지소비효율 등급표시제도 둘째, 산업분야와 건물에 사용되는 고효율설비의 보급을 위해 일정기준 이상의 효율특성을 갖는 제품을 인증하는 고효율 기자재 인증제도 셋째, 제품을 사용하지 않는 대기시간 중에 절 전모드 상태와 대기전력의 최소화를 유도하고 대기전력 저감 기준 달성제품에 대해 에너지절약마크를 표시하는 대기전력 저감 프로그램을 말한다

먼저 국내에서는 다음과 같이 정부주도의 에너지효율관리 3대 프로그램이 운영되고 있다. 첫째, 에너지소비량이 많고 시중이 많이 보급된 제품을 1에서 5등급으로 구분하여 에너지소비효율 등급라벨을 부착하고 최기준에 미달한 제품에 대해 생산 및 판매를 금지하는 에너지소비효율 등급표시제도 둘째, 산업분야와 건물에 사용되는 고효율설비의 보급을 위해 일정기준 이상의 효율특성을 갖는 제품을 인증하는 고효율 기자재 인증제도 셋째, 제품을 사용하지 않는 대기시간 중에 절 전모드 상태와 대기전력의 최소화를 유도하고 대기전력 저감 기준 달성제품에 대해 에너지절약마크를 표시하는 대기전력 저감 프로그램을 말한다[1-3].

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저자의 다른 논문

백수황(6)

참고문헌 (10)

  1. 1. J. Kim, "Characteristic comparison analysis for standard and high-efficiency induction motor," Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 56, no. 4, Dec. 2007, pp. 186-109. 
  2. 2. J. Kim, "Characteristics for current and power of induction motor by load variation," Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 25, no. 8, Aug. 2011, pp. 82-87. 
  3. 3. P. Han and J. Lee, "The study of efficiency and characteristics comparison between aluminum and copper die casting induction motor for improving efficiency," Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 61, no. 1, Jan. 2012, pp. 70-74. 
  4. 4. G. Ryu and J. Lee, "High efficiency design of IE4 class synrm substituting for induction motor," J. of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, vol. 29, no. 11, Nov. 2015, pp. 35-40. 
  5. 5. J. Kim, "A study on the optimum selection of the power factor compensation condenser according to the improved efficiency of induction motor," Trans. of the Korean Institute of Electrical Engineers, vol. 65, no. 7, Jul. 2016, pp. 1311-1315. 
  6. 6. S. Kwak, H. Kim, and J. Yang, "Design and implementation of oil pump control system driven by a brushless dc electric motor," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 1, Jan. 2014, pp. 83-90. 
  7. 7. Y. Jeon and M. Cho, "A speed control of BLDC motor using adaptive back stepping technique," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 8, Sep. 2014, pp. 899-905. 
  8. 8. S. Lee, Y. Jeon, and W. Cho, "Position and speed control of the BLDC motor based on the back-stepping(gain design)," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 3, Mar. 2015, pp. 403-412. 
  9. 9. J. Yang and S. Kwak, "Design of brushless DC motor speed control system for handpieces," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11. no. 6, Jun. 2016, pp. 597-604. 
  10. 10. M. Rahman and, H. Rahman, "Performance of newly developed integrated space conditioning and domestic water heating device," J. of Energy & Environment, vol. 3, no. 1, 2011, pp. 23-27. 

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