초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
(1) 개발목표
∙100kW 견인용 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM, Interior Buried Permanent Magnet Synchronous Motor)의 비선형적 자계포화특성을 고려한 빠른 탐색형 최적설계(Optimal Design) 기법 개발 및 최적설계 수행
- 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 자계포화특성 연구
- 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM) 최적설계 기법 개발
- 100kW 견인용 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM) 최적설계 수

III. 연구개발의 내용 및 범위
(1) 개발목표
∙100kW 견인용 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM, Interior Buried Permanent Magnet Synchronous Motor)의 비선형적 자계포화특성을 고려한 빠른 탐색형 최적설계(Optimal Design) 기법 개발 및 최적설계 수행
- 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 자계포화특성 연구
- 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM) 최적설계 기법 개발
- 100kW 견인용 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM) 최적설계 수행
(2) 개발내용 및 개발범위
1) 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 자계포화특성 연구
∙비선형 자계포화특성을 고려한 전자계수치해석 기법 개발
∙교호작용을 고려한 IPMSM 비선형 자계포화특성 해석
∙비선형 회로정수 추출 및 DB를 통한 맵 기반(Map-Based) 등가회로 구축
2) 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM) 최적설계 기법 개발
∙빠른 탐색형 최적화 알고리즘(GA+MADS) 개발
∙IPMSM 설계기법 체계화 및 최적설계 모델링
∙최적화 알고리즘 적용을 통한 IPMSM 최적설계 기법 개발
3) 100kW 견인용 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM) 최적설계 수행
∙IPMSM 최적설계를 위한 목적함수, 설계변수, 제한조건 규정
∙100kW 견인용 IPMSM 목표성능 산정
∙100kW 견인용 IPMSM 최적설계 수행 및 특성분석

Abstract ▼

Interior Buried Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) has been applied for the system requiring the wide speed range, which calls for the enhanced flux weakening control. Flux weakening capability can be improved by employing the multi-layered buried PM, which gives rise to the distinctive magne

Interior Buried Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) has been applied for the system requiring the wide speed range, which calls for the enhanced flux weakening control. Flux weakening capability can be improved by employing the multi-layered buried PM, which gives rise to the distinctive magnetic saturation after all. Nonlinear magnetic property of ferromagnetic material mainly due to magnetic saturation in rotor gives rise to cross-magnetization in IPMSM, which means the correlated magnetic effect between d-q axis. In this research, numerical methodology for analyzing the nonlinear magnetic property of IPMSM and identifying the parameter taking account of cross-magnetization employed for the map-based equivalent circuit has been investigated.
Meanwhile, optimal design problems of IPMSM itself retain in landscape a huge number of sub-optimal peaks, where the popularly utilized Genetic Algorithm(GA) for its guaranteed capability finding the global optimum has a long convergence time. If optimal design of IPMSM is associated with the FEA(Finite Element Analysis), it calls for much longer computation time for maintaining the high accuracy. Accordingly in this research, in order to compensate the excessive computation time and maintain the reliable convergence to global optimum, the memetic algorithm, Mesh Adaptive Direct Search(MADS) algorithm coupled with GA, is newly proposed and forwarded to the optimal design of IPMSM.
Based on the developed numerical methodology and the adaptive optimal design algorithm, 100kW IPMSM for electric propulsion has been optimally designed. Furthermore, performance evaluation for the purposely designed IPMSM has been carried-out, and the validity of the proposed optimal design procedure and methodologies is verified in accordance.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 11
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 제1절 연구개발의 목적 ... 12
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 12
• 제3절 연구개발의 범위 ... 13
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제1절 국내외 기술개발 동향 ... 14
• 제2절 기대효과 ... 14
• 제3절 파급효과 ... 15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
• 제1절 IPMSM의 자계포화특성 연구 ... 17
• (1) 비선형 자계포화특성을 고려한 전자계수치해석 기법 개발 ... 17
• (2) 교호작용을 고려한 IPMSM 파라미터 추출 기법 ... 19
• (3) 맵 베이스(Map Base) 등가회로 구축 ... 21
• 제2절 IPMSM 최적설계 기법 개발 ... 23
• (1) 최적화 알고리즘 개요 ... 23
• (2) Genetic Algorithm(GA) 프로세스 개발 ... 24
• (3) Mesh Adaptive Direct Search(MADS) 프로세스 개발 ... 27
• (4) 하이브리드형 Memetic 알고리즘 구현 ... 33
• 제3절 100kW급 견인용 IPMSM 최적설계 수행 ... 37
• (1) IPMSM 최적설계 프로세스 ... 37
• (2) 최적설계 목적함수 및 제한조건 결정 ... 40
• (3) 100kW 견인용 IPMSM 목표성능 산정 ... 41
• (4) 100kW 견인용 IPMSM 최적설계 수행 및 특성분석 ... 42
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 47
• 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 47
• 제2절 기술발전에의 기여도 ... 47
• 제3절 특허출원 현황 및 기술개발성과 ... 48
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 49
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 50
• 제7장 참고문헌 ... 51