Vehicle Horn의 손실 저감 설계

Abstract

Vehicle Horn은 자동차 사이뿐만 아니라 특히 보행자에게 경적음을 발생하여 사고를 사전에 방지하기 위한 필수품이다. Vehicle Horn은 모든 자동차에 기본적으로 달려있는 부품임에도 불구하고 생산량 비해 관련 연구가 희소하다. 그 이유는 낮은 제작 단가 때문에 발생이익이 크지 않기 때문이다. 현재 있는 관련 연구는 제어 및 음향 성능에 대한 연구가 대부분이고 전자기 시스템에 대한 연구는 거의 찾아볼 수가 없기 때문에 전자기 시스템에 대한 체계적인 연구가 필요한 상황이다. 자동차 연비 향상을 위해 부품의 고효율화는 세계적인 움직임이다. 고효율화를 위해서는 손실을 최소화 하는 설계가 필요하다. 이때 손실은 온도 상승의 원인이므로, 손실 감소를 통해 효율 상승뿐만 아니라 온도에 의해 발생하는 고장을 예방할 수 있다. 게다가 Vehicle Horn은 제품에 발열 문제가 있지만 그 원인에 대한 구체적인 원인 분석이 되지 않고 있고 그 이유는 앞서 언급한 것처럼 전자기 시스템 관련 연구가 희소하기 때문이다. 온도 상승 문제는 손실 저감 설계가 아니라 냉각 성능 향상을 통해서도 해결할 수 있다. 그러나 Vehicle Horn의 경우 제작 단가 자체가 낮아서 추가적인 냉각 장치를 할 경우 단가보다 냉각 장치 가격이 더 높아지는 경우가 발생할 수 있다. 본 논문은 온도 상승으로 인한 Vehicle Horn의 손상을 방지하기 위해 실제 손실을 측정한 뒤 비교 분석하였다. 그 뒤 손실 저감 설계를 위한 설계 방향을 데이터와 함께 검토하였다. 손실은 동손과 철손을 고려하였는데 철손의 경우 해석적인 방법을 사용하여 설계 영역을 설정한 뒤 설계를 진행하였다. 동손은 스위칭 회로 모델을 사용하여 손실 변화를 산정하여 설계 방향을 검토하였다. 스위칭 회로 모델링의 정확도 향상을 위해서는 정확한 전기 파라미터가 필요한데 저항은 실제 측정한 값을 사용하였고 인덕턴스는 해석적으로 구하여 반영하였다. 그 다음 철손, 동손을 저감하기 위한 설계 방향을 검토하였다. 검토된 설계를 적용한 개선 모델을 동일 발생 힘 조건에서 기존 모델의 손실을 비교 분석하였다. 기존 모델과 개선 모델을 비교하였을 때 전체 손실은 감소하였다.