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제안 방법
- 5 MW 급 선박추진용 고온초전도 동기모터를 2차원적 자장 해석을 통한 설계안을 3차원적 유한요소해석을 통하여 계자코일의 턴 수를 변화시키면서 그 출력 특성을 해석하였다. 초기 2차원적 설계에 의해 결정된 극당 고온초전도 계자코일의 턴 수는 5181이었으나, 3차원 해석을 통한 결과 극당 턴 수를 4431으로 줄이면 더 좋은 출력특성을 나타냄을 알 수 있었다.
- 또한 동기기에서 발생되는 역기전력은 식 (4)와 같이 표시되므로 계자코일과 고정자 코일 간의 상호인덕턴스의 최대값만 구할 수 있으면 그 값을 산정할 수 있다. 본 논문에서는 최외곽의 기계실드만 원통형의 철심인 초전도 모터를 3차원적으로 자장 해석하여 자기에너지를 구하고, 이를 통하여 계자 코일과 고정자 코일의 자기 인덕턴스를 식 (2)에 의하여 구하였다. 그리고 구해진 자기 인덕턴스를 식 (3)에 대입하여 계자 코일과 고정자 코일의 상호인덕턴스의 최대값을 구하여 식 (4)에 의하여 역기전력을 산정하였다 [1].
- 이러한 단점을 개선하기 위하여 계자코일 턴 수를 와 같이 감소시켜 출력 특성해석을 하였다.
데이터처리
- 앞 절의 설계안은 2차원적인 해석을 통한 결과이므로 정확한 출력 특성을 예측하기위해 3차원 유한요소해석을 수행하였으며, 해석에 사용된 tool은 Vector Field 사의 OPERA-3D 를 이용하였다. 앞 절의 2차원 해석에 의해 결정된 계자코일의 턴 수는 5181 턴이었으며 3차원 유한요소해석에 의해 계산된 역기전력은 7260 V였다.
- 특성 해석시 고정자의 동기리액턴스는 상당 0.9034 Ω이었으며 3차원 유한요소 해석을 통해 계산한 값을 이용하였다.
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