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■ 1차년도
▶ 문헌. 자료조사
▶ 전동기 설계 및 해석
- 인버터 구동용 200[㎾]급 30,000[rpm] 전동기 설계
ㆍ전동기 전기 설계
ㆍ전동기 구조 설계
ㆍ고정자 권선 절연설계
- 유도기 성능 특성 해석
ㆍTime stepping을 기초로 한 2차원 유한 요소법을 이용한 전자계 해석
ㆍ전압원 유한요소법에 의한 특성 해석 기술 확보
ㆍ입력 전압에 따른 고조파 해석
ㆍ슬롯의 기하학적 형상에 따른 고조파 해석
ㆍ회전자 구조에 따른 특성 해석
▶고속회전체의 구조

■ 1차년도
▶ 문헌. 자료조사
▶ 전동기 설계 및 해석
- 인버터 구동용 200[㎾]급 30,000[rpm] 전동기 설계
ㆍ전동기 전기 설계
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ㆍ고정자 권선 절연설계
- 유도기 성능 특성 해석
ㆍTime stepping을 기초로 한 2차원 유한 요소법을 이용한 전자계 해석
ㆍ전압원 유한요소법에 의한 특성 해석 기술 확보
ㆍ입력 전압에 따른 고조파 해석
ㆍ슬롯의 기하학적 형상에 따른 고조파 해석
ㆍ회전자 구조에 따른 특성 해석
▶고속회전체의 구조해석 및 설계
- 고속용 베어링 선정
- 축강도 해석/설계
- 고속축-베어링 구동시스템 고유진동 해석
- 초고속 전동기 회전자 구조해석
▶ 200[㎾]급 유도기 구동용 전력변환장치 설계
- 고속연산 제어시스템 설계
- 전압/주파수 일정 제어 인버터의 개발
- TMS320C32 DSP를 이용한 인버터 제어 보드 설계
- 출력주파수 1000[㎐], 200[㎾]의 인버터 설계
-효율:[95%]
■ 2차년도
▶ 전동기 설계 및 해석
- 인버터 구동용 200[㎾]급 30,000[rpm] 전동기 설계
ㆍ전동기 전기 설계
ㆍ전동기 구조 설계
ㆍ고정자 권선 절연설계
- 3차원 전자계 해석 및 열 해석 기술 개발
ㆍ스큐를 고려한 유도전동기의 3차원 유한요소해석 기술 개발
ㆍ전자기/ 열 결합 해석 기술 확립
ㆍ인버터 구동형 유도전동기의 열 등가회로법에 의한 특성해석 개발
▶ 사용재질 특성분석
- 재질의 강성, 성분, 표면, 열분석
▶ 초고속 구동시스템의 요소 개념 설계
- 고속-고하중용 지지 베어링 선정
- 200[㎾]급 구동시스템의 축 강도 해석/설계
- 고속축-베어링 구동시스템 고유진동수 계산
▶ 고속회전기 제작
▶ 200[㎾]급 유도기 구동용 전력변환장치 설계 및 제작
- 전압/주파수 일정 제어 인버터의 개발
- TMS320C32 DSP를 이용한 인버터 제어 보드 설계 및 제작
- 출력주파수 1000[㎐], 200[㎾]의 인버터 설계 제작
- 효율:[95%]
▶ 전동기-전력변환장치 결합시험
- 2차년도 시제품 결합시험 및 보완
■ 3차년도
▶전동기 최적설계 및 해석
- 인버터 구동용 200[㎾]급 30,000[rpm] 전동기 최적 설계
ㆍ전동기 전기적 최적설계
ㆍ전동기 구조 최적설계
ㆍ고정자 권선 절연 최적설계
- 전자력 해석 및 진동/소음 저감 해석기술
ㆍ유도전동기의 설계 파라메터 평가 기술 개발
ㆍ고정자/회전자 슬롯수 결합에 따른 특성 해석기법 개발
ㆍ회전자 축의 편심에 따른 전자력 및 진동 해석기술 개발
ㆍ 인버터 구동 유도전동기 설계, 해석 및 분석을 위한 프로그램의 체계화
▶사용재질 특성분석- 재질의 강성, 성분, 표면, 열분석
▶고속회전체 구동시스템의 구체 설계- 초고속용 지지 베어링의 동특성 설계- 고속축-베어링 구동시스템 강제진동 해석, 과도진동 해석- 초고속 전동기 로터 구조해석
▶ 200[㎾]급 30,000[rpm] 유도기 시작품 제작
▶ 200[㎾]급 유도기 구동용 전력변환장치 최적설계 및 제작.
- 전압/주파수 일정 제어 인버터의 개발
- TMS320C32 DSP를 이용한 인버터 제어 보드 설계 및 제작
- 출력주파수 1000[㎐], 200[㎾]의 인버터 설계 제작
- 효율 : [95%]
▶ 최종 시작품 전동기-전력변환장치 결합시험

목차 Contents

• 제 1 장 서론...19
• 제 1 절 기술의 개요 및 기술개발의 필요성...19
• 1. 기술의 개요...19
• 2. 기술개발의 필요성...21
• 가. 기술적 측면...21
• 나. 경제적 측면...22
• 제 2 장 전동기 구성재료...23
• 제 1 절 철심 재료...23
• 1. 철심(전자 연철)...23
• 2. 구조용 탄소강...24
• 3. 주강...26
• 4. 규소강판...26
• 5. 기타의 연자성 재료...27
• 제 2 절 도전재료...30
• 제 3 절 권선재료...34
• 1. 권선 재료의 종류와 특징...34
• 2. 와이어의 단말 박리...36
• 제 4 절 절연재료...36
• 1. 절연 와니스...36
• 가. 용제형 와니스...37
• 나. 무용제형 코일 함침용 와니스...38
• 다. 분말 수지...39
• 라. 주형용 와니스...39
• 2. 시트 재료...42
• 가. 내열 시트 재료...42
• 나. 집성 마이카 재료...42
• 다. 세미큐어 시트 재료...42
• 제 3 장 터보기기용 고속전동기...44
• 제 1 절 유도전동기 설계...44
• 1. 장하분배법...44
• 가. 유도기 유기 기전력...45
• 나. 장하분배...46
• 다. 전기비장하, 자기비장하...50
• 2. 유도전동기 특성해석...56
• 가. 인버터 구동 유도전동기 특성해석...56
• 1) 등가회로도법을 이용한 특성해석...56
• 가) 유도전동기 등가회로 정수 및 특성식...56
• ① 고정자 입력...57
• ② 회전자 입력...57
• ③ 회전자 손실...57
• ⓒ 회전자 출력...58
• ⑤ 회전자 전류...58
• ⑥ 회전자 Torque...58
• 나) 최대 Torque 특성...61
• 다) 최대 출력 특성...64
• 라) 등가회로 특성해석...65
• 마) 유한 요소법을 이용한 특성해석...74
• ① 2차원 해석...74
• ② 3차원 해석...79
• 제 4 장 자기베어링 설계 및 해석...84
• 제 1 절 자기 베어링의 기계부 설계...84
• 1. 자기 베어링의 특징...84
• 2. 일자유도계 자기베어링...86
• 3. 반경 방향 자기베어링의 설계...88
• 4. 축방향 자기베어링...92
• 제 2 절 변위 센서...94
• 1. 자기베어링에 쓰이는 변위 센서...94
• 2. 원통형 정전용량 변위 센서...96
• 3. 고속전동기에의 적용...97
• 제 3 절 자기베어링의 제어기...100
• 1. 제어 시스템 구조도...100
• 2. 서브 시스템 모델링...101
• 가. 전류 증폭기...101
• 나. 원통형 정전 용량 센서 앰프...102
• 다. 디지털 제어 시스템...106
• 1) 이산화 효과...106
• 2) 저역 통과 필터와 노치 필터...107
• 3) PID 제어기...109
• 라. 전체 주파수 응답을 통한 모델 검증...110
• 제 5 장 기계적 특성 해석...112
• 제 1 절 축의 동역학적 모델링 및 고유 진동 해석...112
• 1. 일반적인 회전축 진동의 개요...112
• 가. 회전축 시스템의 해석 분야...112
• 나. 간단한 회전축 모델에 대한 진동특성...113
• 1) 강체지지 연성 회전축...113
• 2) 위험속도...115
• 3) 저어널 베어링에 지지된 회전축의 진동특성...116
• 2. 축 시스템의 유한 요소 해석...118
• 가. 유한요소 모델링의 연구동향...118
• 나. 회전축의 구성요소...119
• 3. 유한 요소법을 이용한 고속전동기 축의 모델링 및 고유 진동 해석...119
• 4. 충격 해머와 FFT 해석기를 이용한 고유진동수 해석...121
• 제 2 절 고속전동기의 진동 시험 평가...122
• 1. 100 ㎐ 회전에서의 진동 실험 (6000rpm)...123
• 2. 200 ㎐ 회전에서의 진동 실험 (12000rpm)...125
• 3. 300 ㎐ 회전에서의 진동 실험 (18000rpm)...127
• 4. 400 ㎐ 회전에서의 진동 실험 (24000rpm)...129
• 5. 주파수별 X-Y 평면의 변위 신호...131
• 제 6 장 고속전동기용 인버터 설계 및 해석...132
• 제 1 절 구동용 인버터 설계 사양...132
• 1. 입력 전원 사양...132
• 2. 환경 사양 비교...132
• 3. 표준 사양...134
• 제 2 절 구동용 인버터 설계 기준...135
• 1. 전력 회로 및 제어 시스템 구성...135
• 2. 제어 PCB 블록도...135
• 3. 전력 회로부 설계 기준...136
• 가. 용어의 정의...136
• 1) 전동기 (명판표시 값)...136
• 2) 인버터 관련...136
• 3) 입력 전원단 전압...137
• 4) IGBT관련...137
• 5) DIODE관련...138
• 나. 인버터 정격 용량...138
• 1) 정의...138
• 2) 정격전류 산정식...139
• 다. IGBT...140
• 1) 정격 전압...140
• 가) 정의...140
• 나) 산정식...140
• 다)의 계산...140
• 2) 전류정격...142
• 가) 정의...142
• 나) 산정식...142
• 라. DIODE...143
• 1) 전압정격...143
• 가) 정의...143
• 나) 산정식...143
• 2) 전류정격...143
• 가) 정의...143
• 나) 산정식...143
• 3) 정격...144
• 가) 초기 충전 시 돌입전류에 의한 문제...144
• 나) 과부하 내량에 의한 전류...145
• 4) 실효치 정격...145
• 가) MODULE의 정격계산...145
• 나) 불평형 입력전압의 정의...147
• 다) 설계 시 정격계산...148
• ① Pspice모델...148
• ② 전원 임피던스의 정의...149
• 마. FUSE...151
• 1) 개론...151
• 2) 정격 전류에 대한 고찰...151
• 3) 고찰...152
• 4) DC전압에 대한 fuse의 동작...153
• 5) ARC전압...154
• 6) FUSE의 배치...154
• 바. 전위차 조정저항(Balancing Resistor)...155
• 1) 커패시터에서의 누설전류...155
• 2) 전위차 조정 저항 산정식...158
• 가) S사...160
• 나) E사...161
• 다) M사...161
• 라) N사 / G.L.SKIBINSKI...162
• 사. 입력 Surge전압의 억제...162
• 1) MOV(Metal Oxide Varistor)의 특성...162
• 가) Varistor의 등가회로...162
• 나) V/I특성곡선...164
• 2) MOV용어의 설명...166
• 가) 동작전압...166
• 나) 최대 Surge전류...167
• 다) Nominal Varistor전압...167
• 라) 제한전압...167
• 마) Single pulse transient energy...168
• 바) Transient average power dissipation...168
• 사) Capacitance...168
• 아) 기타용어...168
• 3) Varistor규격...168
• 4) 기기의 보호...169
• 가) 여러 가지 surge suppressor비교...169
• 나) MOV의 선정방법...169
• 다) Surge 보호의 계산...171
• 라) Surge보호의 계MPS부 설계...179
• 가. 설계 사양...179
• 1) 기본 사양...179
• 2) 출력사양...179
• 나. 설계 이론...180
• 1) SMPS 파워부 설계...180
• 2) Turn Ratio의 결정...180
• 3) Duty Cycle의 계산...181
• 4) 트랜스포머1차측 인덕턴스(LP) 결정...181
• 5) 트랜스포머1차측 및 2차측 전류의 계산...182
• 6) 트랜스포머의 권선수 설계...182
• 가) 1차권선수...182
• 나) 2차권선수...183
• 다) 3차권선수...183
• 7) Core 선정...183
• 8) Gap의 결정...183
• 9) 동선의 굵기 선정...184
• 10) 반도체소자 설계...184
• 가) 주스위치...184
• 나) 출력측 다이오드...184
• 다) 출력단 정류용 전해 컨덴서 설계...185
• 11) Snubber R-C Design...185
• 다. 설계 Parameters...187
• 제 3 절 구동용 인버터 상세 설계...188
• 1. 전력 회로부...188
• 가. 전력 회로...188
• 나. 전동기 상수...189
• 다. 소자 선정...189
• 1) IGBT...190
• 2) Diode Module...192
• 3) 초기 충전용 SCR...193
• 2. 제어 회로부...194
• 가. Block Diagram...195
• 나. DSP 제어부...196
• 1) TMS320VC33부...196
• 가) 주요 특징...196
• 나) Functional block diagram...198
• 다) 회로도...199
• 2) DSP56F805 부...200
• 가) 주요 특징...200
• 나) functional block diagram...201
• 다) 회로도...203
• 다. A/D 컨버터부...204
• 1) 주요 특징...204
• 2) Function Block Diagram...204
• 라. 전류 feedback 및 보호부...205
• 마. 통신부...206
• 1) 주요 특징...206
• 2) 회로도...207
• 바. Gate Drive부...208
• 1) 주요 특징...208
• 2) 회로도...210
• 3. 기구부...211
• 제 4 절 Simulation...213
• 1. Simulation 회로도...214
• 2. Simulation 결과...215
• 제 5 절 구동용 인버터 제작...216
• 1. 개발품 기구 설계도...216
• 가. 수냉식 구조...216
• 나. 공냉식 구조...217
• 제 7 장 시작품 제작...218
• 제 1 절 전동기 제작...218
• 제 2 절 인버터 제작...223
• 제 8 장 시제품 특성시험...226
• 제 1 절 저항 특성시험...227
• 제 2 절 회전자 바 재질 특성시험...229
• 1. 인장시험...229
• 2. 온도변화에 따른 저항률 시험...231
• 제 3 절 원선도 특성 시험...233
• 1. 1차년도 시작품 원선도 특성시험...233
• 2. 2차년도 시작품 원선도 특성시험...239
• 제 4 절 무부하 특성시험...245
• 제 9 장 결론...250
• 참고문헌...251
• 부록...259