[논문]반응표면법을 이용한 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압 및 토크 리플 저감 최적 설계

박진철; 홍년한; 황성우; 채승희; 홍정표

[국내논문] 반응표면법을 이용한 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압 및 토크 리플 저감 최적 설계
Optimum Design for Reducing Field Induced Voltage and Torque ripple of WFSM for ISG using Response Surface Methodology 원문보기

박진철 (한양대학교) , 홍년한 (한양대학교) , 황성우 (한양대학교) , 채승희 (한양대학교) , 홍정표 (한양대학교)

Integrated Starter-Generator(ISG)는 스타터(Starter)와 발전기(Generator)를 하나의 장치로 통합한 형태의 자동차 부품 시스템이다. ISG는 높은 토크로 엔진을 돌려주어 차량의 원활한 Idle Stop & Go 가능하게 하고 차량 제동 시에는 발전기 역할을 하여 배터리를 충전한다. 본 논문에서는 ISG용 WFSM (Wound Field Synchronous Motor)의 초기모델에 반응표면법을 적용하여 계자 유기 전압 및 토크 리플 저감을 목표로 최적화 설계를 진행하였다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 ISG용 8극 72슬롯 WFSM을 검토 모델로 선정하고 목적 변수인 계자 유기 전압과 토크 리플은 최소화하고 평균 토크는 요구 조건을 만족하도록 최적화 목표를 정했다. 설계 변수로 회전자의 편심과 Pole Arc를 이용하여 반응표면법을 통해 최적 형상을 결정하고 유한요소해석법으로 성능을 확인하였다.
본 논문에서는 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압을 줄이면서 동시에 토크 리플을 저감하는 최적 설계를 수행 하였다. 회전자의 편심과 Pole Arc을 설계 변수로 정하고 반응표면법을 이용하여 최적화를 수행하였다.

제안 방법

본 논문에서는 ISG용 8극 72슬롯 WFSM을 검토 모델로 선정하고 목적 변수인 계자 유기 전압과 토크 리플은 최소화하고 평균 토크는 요구 조건을 만족하도록 최적화 목표를 정했다. 설계 변수로 회전자의 편심과 Pole Arc를 이용하여 반응표면법을 통해 최적 형상을 결정하고 유한요소해석법으로 성능을 확인하였다.
<그림 2>는 <표 1>에 제시된 ISG용 WFSM 설계 사양을 토대로 제작된 초기 모델이다. 또한 WFSM을 구동하기 위한 기저속도 1,700rpm, 최대 속도 15,000rpm일 때에 필요한 전류, 전류위상각을 특성해석을 통해 부하 조건으로 정했다.
2.4 최적 설계

계자 유기 전압과 토크 리플을 목적 변수로, 회전자의 편심과 Pole Arc를 설계 변수로 선정하여 목적 변수를 최소화 하는 방향으로 최적화를 진행하였다.
<그림 4>는 초기 모델과 최적화 모델의 형상을 비교한 것 이다. 초기 모델과 동일한 부하조건에서 최적화 모델로부터 계자 유기 전압, 평균 토크, 토크 리플을 구했다.
본 논문에서는 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압을 줄이면서 동시에 토크 리플을 저감하는 최적 설계를 수행 하였다. 회전자의 편심과 Pole Arc을 설계 변수로 정하고 반응표면법을 이용하여 최적화를 수행하였다. 그 결과 WFSM이 기저 속도에서의 평균 토크는 기준에 만족하면서 계자 유기 전압과 토크리플의 성능이 개선되는 결과를 얻었다.
초기 모델과 동일한 부하조건에서 편심과 Pole Arc의 조합이 서로 다른 9개의 모델을 해석하여 계자 유기 전압, 평균 토크, 토크 리플에 대한 반응표면 등고선을 과 같이 도시하였다.

이론/모형

반응표면법은 하나 또는 그 이상의 설계 변수가 반응 변수에 영향을 줄 때 실험이나 시뮬레이션 데이터를 이용하여 설계 변수와 반응 변수의 관계를 찾는 통계적 방법이다. 본 논문에서는 반응표면법에서 곡면 2차 반응 모델 구축을 위해 통상적으로 이용되는 반응표면추정법인 중심합성법(Central Composite Design: CCD)을 적용하였다. 설계 변수와 반응 변수의 관계인 반응표면식을 Taylor Series 근사를 통해 표현하면식 (1)과 같다.
최적화 수행을 위한 반응표면을 얻기 위해 중심점과 축점을 더한 중심합성계획법을 사용하였다. 초기 모델과 동일한 부하조건에서 편심과 Pole Arc의 조합이 서로 다른 9개의 모델을 해석하여 계자 유기 전압, 평균 토크, 토크 리플에 대한 반응표면 등고선을 <그림 3>과 같이 도시하였다.

성능/효과

결과적으로 기저속도 1,700rpm에서 최적화 모델의 평균 토크는 에 제시된 최대 토크 요구조건을 만족한다.
결과적으로 기저속도 1,700rpm에서 최적화 모델의 평균 토크는 <표 1>에 제시된 최대 토크 요구조건을 만족한다. 동시에 기저속도와 최대 속도에서 초기모델보다 계자 유기 전압은 각각 72.8%, 25.6%로 감소하였고 토크 리플은 각각 27.2%, 68.9%로 저감된 것을 확인하였다.
회전자의 편심과 Pole Arc을 설계 변수로 정하고 반응표면법을 이용하여 최적화를 수행하였다. 그 결과 WFSM이 기저 속도에서의 평균 토크는 기준에 만족하면서 계자 유기 전압과 토크리플의 성능이 개선되는 결과를 얻었다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 반응표면법을 이용한 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압 및 토크 리플 저감 최적 설계
Optimum Design for Reducing Field Induced Voltage and Torque ripple of WFSM for ISG using Response Surface Methodology 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

2.4 최적 설계

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 반응표면법을 이용한 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압 및 토크 리플 저감 최적 설계 Optimum Design for Reducing Field Induced Voltage and Torque ripple of WFSM for ISG using Response Surface Methodology 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

2.4 최적 설계

이론/모형

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 반응표면법을 이용한 ISG용 WFSM의 계자 유기 전압 및 토크 리플 저감 최적 설계
Optimum Design for Reducing Field Induced Voltage and Torque ripple of WFSM for ISG using Response Surface Methodology 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper