[논문]복합 연자성 소재의 전동기 코어손실 예측을 위한 실험적 분석

박의종; 김용재

doi:10.13067/jkiecs.2021.16.3.471

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분말 야금 기술에 의한 복합 연자성 재료는 전기기기에 일반적으로 사용되는 종래의 전기강판보다 많은 장점을 가지고 있으며, 그 관련 기술은 최근에 상당한 발전을 거듭하고 있다. 복합 연자성 재료는 일반적으로 분말의 형태로 인해 자기적 등방성 가지므로 3차원 자속 및 복잡한 구조의 전기기기 구성에 적합하다. 하지만 SMC와 같이 등방성 자기 특성을 가지는 재료는 복잡한 벡터 히스테리시스를 가지므로 정확한 손실 특성을 예측하는 것이 매우 어렵다. 따라서 본 논문에서는 전기강판 및 SMC의 링 타입 시편을 제작하고 시편 크기에 따라 자기적 특성을 측정한 후, 측정된 자기적 정보를 이용하여 800Hz 이상에서 구동하는 고속 영구자석 전동기의 전자계 해석을 수행하였다. 또한, 해당 모델의 시작품을 제작하고 효율 측정 및 비교를 통해 본 논문의 신뢰성을 입증하였다.

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Soft magnetic composite (SMC) materials based on powder metallurgy have a number of advantages over the conventional electrical steel sheets commonly used in electric machines. Thus, technologies related to these materials have shown significant improvement in recent years. In general, SMCs are magn...

Soft magnetic composite (SMC) materials based on powder metallurgy have a number of advantages over the conventional electrical steel sheets commonly used in electric machines. Thus, technologies related to these materials have shown significant improvement in recent years. In general, SMCs are magnetically isotropic owing to the shape of the powder, which makes them suitable for the construction of electric machines with three-dimensional flux and complex structures. However, the materials with isotropic magnetic properties (such as SMCs) have complex vector hysteresis; thus, it is very difficult to predict accurate loss properties. Therefore, we manufactured ring-type specimens of electrical steel sheets and SMC, which analyzed their magnetic properties according to the specimen size, and performed the electromagnetic field analysis of a high-speed permanent magnet (PM) motor driven at 800 Hz or higher using the measured magnetic information to compare the core loss of the motor. The reliability of this paper has been verified by measuring the efficiency after manufacturing the motor.

주제어

표/그림 (11)

그림 그림 1. 제작된 링타입 코어 Fig. 1 Manufactured ring-type core and coils
표 표 1. 25mm 링 코어의 스펙 Table 1. Specifications of Ring-type Core
표 표 2. 64mm 링 코어의 스펙 Table 2. Specifications of Ring-type Core
그림 그림 2. 전기강판의 측정된 자기특성 Fig. 2 Measured magnetic characteristics of electrical steel sheet. (a) Magnetic flux density. (b) Core loss.
그림 그림 3. SMC의 측정된 자기특성 Fig. 3 Measured magnetic characteristics of electrical steel sheet. (a) Magnetic flux density. (b) Core loss.
그림 그림 4. 고속 전동기의 형상 Fig. 4 Schematic of high-speed permanent magnet motor.
표 표 3. 고속 모터의 스펙 Table 3. Specification of High Speed PM Motor
표 표 4. 전기강판 3D 수치해석 결과 Table 4. 3-D Numerical Analysis Results of Electrical Steel Sheet Model
표 표 5. SMC 모델의 3D 수치해석 결과Table 5. 3-D Numerical Analysis Results of SMC Model
그림 그림 5. 효율측정 실험장비 Fig. 5 Experimental setup for motor efficiency evaluation.
그림 그림 6. 고속 전동기의 효율 Fig. 6 Measured efficiency of the high-speed PM motor.

참고문헌 (12)

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