해석적 방법을 이용한 3상 유도전동기의 진동 및 소음 저감 설계

Abstract

본 논문은 3상 농형 유도전동기를 대상으로 공극 자계 분포와 전동기의 파라미터를 산정하여 전동기 특성 및 진동 소음을 예측하기 위한 해석적 방법을 제안하였다. 전동기 초기 설계 시 제안한 방법을 이용하여 초기 형상을 설계 할 수 있다. 일반적으로 FEA에 비해서 소요되는 해석시간을 크게 절약할 수 있고, 다양한 설계 파라미터를 갖는 형상최적설계 과정을 효과적으로 분석할 수 있다. 첫째, 전기적 특성을 파악하기 위해서 기존 등가회로의 파라미터 산정을 개선하였다. 해석의 정확성을 높이기 위하여 철심의 포화현상을 고려하여, 전동기 특성 해석의 정확성을 확보하였다. 이를 통해 자기 포화 현상을 갖는 유도전동기의 근본적 어려움을 해소하였으며, 실험을 통해 해석적 모델의 유효성을 입증하였다. 둘째, 산정된 공극자속밀도로 고조파 분석을 수행하여 고정자 변형 및 주파수를 분석한다. 그리고, 기계적 특성을 고려하기 위해서 고유진동수를 산정하여 공진을 회피하는 극 수, 슬롯 수를 정할 수 있다. 산정된 전자기력을 이용하여 주파수당 소음을 산정하며 영향을 미치는 주요 인자를 분석할 수 있다. 마지막으로 실험을 통하여 앞서 제안한 고유진동수 및 소음 실험을 통하여 제안한 해석적 방법의 타당성을 검증하였다. 그리고 진동, 소음을 저감하기 위해서 수식적 방법을 이용하여 형상 최적화를 수행하였으며, 소음을 저감하기 위한 설계를 수행하였다. 본 논문에서 제안한 방법을 이용하여 3상 농형 유도전동기 설계 시 전기적 특성을 고려하면서 진동, 소음을 저감할 수 있다.