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제안 방법
- 2.5KW급 스크롤 컴프레서에 적용 될 코어의 기본 형상을 그림 2와 같이 구성하고 , 표 2와 같이 구조적 사양으로 설계 및 제작하여 모터의 특성을 측정하였다.
- 제작되어진 PMSM Motor의 성능을 테스트 하기 위하여 Torque 특성을 측정하였다. N T curve 특성을 통해서 PMSM Motor의 성능을 가늠 할 수 있기 때문에 N T Curve를 측정 하였다. 측정 되어진 N T Curve는 그림 9와 같다.
- 여기서 입력전류, 입력, 출력, 효율, 회전수를 측정 하였으며, 성능측정은 정격 회전수인 5500 [rpm]을 측정 하였다. 각 Torque값이 상승함에 따라 RPM이 안정화되는 시간이 필요하며 이 원인으로 curve에 변곡점이 생기게 되며 , 컴프레서의 운전대역이 3.6[N.m]의 부하 대역인 점을 감안 , 효율 포인트를 3.6[N.m]대역을 기준으로 하여 PMSM Motor 및 컴프레서 성능 측정을 하였다. 컴프레서의 칼로리 측정을 통해서 컴프레서의 능력을 가늠 할 수 있기 때문이며 , 측정된 결과는 표4와 같다.
- 이 모터의 구조는 9개의 Stator Slots와 Rotor에 6개의 극으로 구성되어 있으며 Magnet는 IPM TYPE으로 고속 회전시 신뢰성 보증을 위한 구조로 구성되어 있다. 또한 고효율 유도를 위한 코어 재질을 POSCO S18 0.35T를 적용제작을 하고 , 마그네트는 고출력 고자속 유지를 위한 Nd 소결 Magnet를 사용하였다. 특히 마그네트의 고자속도 중요하지만 컴프레서에 조립되는 사양의 마그네트 제품은 환경적으로 대단히 취약한 조건으로 고온특성에 강해야 하고 , 방청에 또한 강해야 하며 , 진동에 의한 마그네트 내성 또한 강해야 한다.
- 본 논문에서는 최근에 주목받고 있는 전동기 조립 방법 중에 하나인 일렬코어 형식을 취하였으며 또한 HEV & EV용 에어컨 컴프레서의 PMSM Motor & 제어기 적용 개발 형식을 취하였으며, PMSM Motor & 제어기의 단품 성능뿐만 아니라 에어컨 컴프레서 실 제품에 적용 특성을 비교 분석 하였다.
- PMSM Motor의 효율 및 출력 밀도를 높이기 위하여 기존의 제품대비 전기자 권선량 높이는 방법중에 분할코어, 일렬코어 2가지 방법이 대표적이다. 본 제품에서는 일렬 코어로 제작하였다.
- 브러시리스 직류전동기에 의해 운전하는 HEV & EV용 에어컴프레서에 PMSM Motor 및 Sensorless 제어기를 적용해 제품의 효율 향상 및 에어 충진 시간을 획기적으로 단축 할 수 있는 방안을 찾았다.
- 스크롤 컴프레서 기구에 ,현재 운용되고 있는 HEV & EV 전기적 조건을 적용하여 측정하게 되었으며 , 또한 이때 PMSM Motor 구동/제어기는 표 3과 같은 사양으로 차량에 적용하기 위해 자체 개발된 3상 Sensorless Invertor Drive가 사용되었다.
- 측정 되어진 N T Curve는 그림 9와 같다. 여기서 입력전류, 입력, 출력, 효율, 회전수를 측정 하였으며, 성능측정은 정격 회전수인 5500 [rpm]을 측정 하였다. 각 Torque값이 상승함에 따라 RPM이 안정화되는 시간이 필요하며 이 원인으로 curve에 변곡점이 생기게 되며 , 컴프레서의 운전대역이 3.
- 일렬 코어 형태로 제작 되어진 코어는 각 슬롯을 권선 하기위하여 각 코어의 고정 및 조립을 위한 인슐레이터를 제작하여 Coil Winding 작업을 하였다. 또한 로터에는 Nd 소결 Magnet를 6 Pole로 조립하였다.
- 일렬코어로 제작된 Stator에 전기자 권선을 하기가 유리할 뿐만 아니라 더 많은 권선을 할 수 있도록 유리하게 제작하였으며, Rotor는 Magnet를 내측에 삽입하여 조립할 수 있는 구조로 제작되었다.
- 제작 되어진 Stator 와 Rotor는 스크롤 컴프레서에 조립하여 컴프레서 성능 특성을 측정 하였다. 스크롤 컴프레서 기구에 ,현재 운용되고 있는 HEV & EV 전기적 조건을 적용하여 측정하게 되었으며 , 또한 이때 PMSM Motor 구동/제어기는 표 3과 같은 사양으로 차량에 적용하기 위해 자체 개발된 3상 Sensorless Invertor Drive가 사용되었다.
- 제작되어진 PMSM Motor의 성능을 테스트 하기 위하여 Torque 특성을 측정하였다. N T curve 특성을 통해서 PMSM Motor의 성능을 가늠 할 수 있기 때문에 N T Curve를 측정 하였다.
- 표 6과 같이 실부하 TEST 결과 HEV , EV용 SCROLL 압축기에 조립 Suction pressure를 2.5[kgf] 로 유지 하여 각 회전대별 4,000~8,000까지 측정을 하였다. 측정결과 열량은 10.
- 9개의 슬롯을 일렬로 타발하여 일렬로 적층이 되어 배열되는 것이 특징이다. 회전자는 동일한 재질에 단발 코어로 제작 되었으며, 최종 컴프레서 조립시 Ballance Weight의 조립을 위하여 6개의 Hall 부분을 가공제작하였다. 또한 마그네트를 IPM 타입으로 적용하기 위한 코어 구조를 가져 갔으며, 마그네트는 각 극당 2개씩 쌍을 이뤄 6 극을 형성하게 된다.
대상 데이터
- 일렬 코어를 이용한 PMSM Motor의 제원 및 2D 형상은 표 2 및 그림 2와 같다. 이 모터의 구조는 9개의 Stator Slots와 Rotor에 6개의 극으로 구성되어 있으며 Magnet는 IPM TYPE으로 고속 회전시 신뢰성 보증을 위한 구조로 구성되어 있다. 또한 고효율 유도를 위한 코어 재질을 POSCO S18 0.
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