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BLDC 모터를 적용한 로터리 컴프레서 소음 저감에 관한 연구
Study on the Noise Reduction in the Rotary Compressor using BLDC Motor 원문보기

한국소음진동공학회 2008년도 춘계학술대회논문집, 2008 Apr. 17, 2008년, pp.674 - 681  

김진수 ((주)LG 전자 DA 본부 연구소) ,  임경내 ((주)LG전자 컴프모터 연구실) ,  구세진 ((주)LG전자 컴프모터 연구실) ,  이장우 ((주)LG전자 DA본부 연구소) ,  전시문 ((주)LG전자 DA본부 연구소)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The main noise source of the BLDC rotary compressor for air conditioner was analyzed by using the measurement of noise and vibration, noise contour, and experimental modal analysis. The source is presumed to the mechanical resonance excited by the electromagnetic attractive force of the BLDC motor. ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 현재까지 BLDC 모터를 채용한 공조냉동용 기계의 저소음 및 저진동에 대한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 주로 BLDC 모터 단품의 소음 및 진동 저감에 관한 연구가 대부분이다. 따라서 본 연구에서는 BLDC 모터로부터 발생되는 전자기적 가진력 성분을 이론적으로 규명하는데 초점을 맞추기 보다는 BLDC 모터로부터 발생하는 전자기적 가진 주파수의 이론적인 계산과 실험을 통해 BLDC로터리 압축기의 소음 및 진동과의 관계 규명에 중점을 두었다. 본 연구에서는 BLDC 모터를 채용한 공조용 로터리 컴프레서의 방사 소음을 측정하여 소음 저감을 위한 문제 주파수 대역을 선정하였으며, 소음과 진동 특성을 비교 검토하였다.
  • 문제 주파수 320Hz 는 1/3 옥타브 대역으로 315Hz 대역에 해당된다. 따라서 중심주파수 315Hz 대역에서의 소음 가시화를 통해 소음원의 위치를 파악하고자 한다. 본 연구에서는 소음 가시화를 위해 마이크로폰을 이용하여 근접장에서 음압을 측정한 후, Matlab 을 이용하여 소음 등고선(Noise contour)를 작성하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 BLDC 모터로부터 발생되는 전자기적 가진력 성분을 이론적으로 규명하는데 초점을 맞추기 보다는 BLDC 모터로부터 발생하는 전자기적 가진 주파수의 이론적인 계산과 실험을 통해 BLDC로터리 압축기의 소음 및 진동과의 관계 규명에 중점을 두었다. 본 연구에서는 BLDC 모터를 채용한 공조용 로터리 컴프레서의 방사 소음을 측정하여 소음 저감을 위한 문제 주파수 대역을 선정하였으며, 소음과 진동 특성을 비교 검토하였다. 근접 음장에서의 음압 측정을 토대로 음원의 소음 가시화를 수행하였다.
  • 그러나 압축기의 양산성을 고려할 때, 축 강성 보강을 위한 축 재질 변경, 축 지름 증가 등의 방법은 재료비 상승, 막대한 설비 투자 문제와 직결되므로 제품의 가격 경쟁력 측면에서 위의 방법을 적용하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 공진 회피를 위한 구조 변경에 초점을 맞추기 보다는 가진력 저감 측면에서 공극을 확대하여 모터의 전자기적 인력을 감소시켜 BLDC 로터리 압축기의 소음을 저감하고자 한다.

가설 설정

  • (4) 가공 및 조립 편차로 인해 실제 회전자는 편심을 가진 상태에서 회전하게 된다. 회전자의 동축도 개선, 금형과 조립 정밀도의 향상, 크랭크 축의 휨(whirling)량 개선을 통해서 편심을 축소한다면 소음과 진동이 저감 될 것이라고 예측된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BLDC 모터를 채용한 압축기에서 구조 기인 소음은 어떻게 전달되는가? 일반적으로 BLDC 모터를 채용한 압축기에서 발생되는 소음은 압축과정에서 발생하는 압력맥동에 의한 소음과 압축기 내부 공간의 공명에 의한 소음이 케이스 쉘을 투과하여 전달되는 유동 기인 소음(Air-borne noise)과 압축기 내부 부품의 상대 운동으로부터 발생되는 상호 접촉에 의한 마찰음, 소음원으로부터 발생된 진동이 내부 구조물을 통해 압축기 케이스 쉘을 진동시켜 전달되는 구조 기인 소음(Structure-borne noise)로 분류할 수 있다.(1) 또한 BLDC 모터의 소음은 모터의 각 상에 공급되는 전류의 고조파에 의한 전기적 토크 변동(electrical torque ripple)과 코깅 토크(cogging torque) 외에도 회전자와 고정자 사이에서 발생하는 전자기적 인력(electromagnetic attractive force)에 의해서 발생된다.
전자기적 가진력은 크게 무엇으로 분류할 수 있는가? 소음에 보다 큰 영향을 미치는 요인은 전기적인 가진력으로 알려져 있다. 전기적인 가진력은 크게 코깅 토크, 모터의 각 상에 입력되는 전류의 고조파에 의한 토크 리플, 전자기적 인력 성분으로 분류 할 수 있다. 위에서 언급한 전자기적 가진력 성분 중에서 전자기적 인력은 BLDC 모터의 소음에서는 중요하지 않다고 언급되어 있다.
BLDC 모터를 채용한 압축기에서 유동 기인 소음은 어떻게 전달되는가? 일반적으로 BLDC 모터를 채용한 압축기에서 발생되는 소음은 압축과정에서 발생하는 압력맥동에 의한 소음과 압축기 내부 공간의 공명에 의한 소음이 케이스 쉘을 투과하여 전달되는 유동 기인 소음(Air-borne noise)과 압축기 내부 부품의 상대 운동으로부터 발생되는 상호 접촉에 의한 마찰음, 소음원으로부터 발생된 진동이 내부 구조물을 통해 압축기 케이스 쉘을 진동시켜 전달되는 구조 기인 소음(Structure-borne noise)로 분류할 수 있다.(1) 또한 BLDC 모터의 소음은 모터의 각 상에 공급되는 전류의 고조파에 의한 전기적 토크 변동(electrical torque ripple)과 코깅 토크(cogging torque) 외에도 회전자와 고정자 사이에서 발생하는 전자기적 인력(electromagnetic attractive force)에 의해서 발생된다.
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