4분할 코어형 원통형 PMLSM의 디텐트력 저감에 관한 연구

Abstract

Axisymmetric 3-D fiuite element analysis and experiments were performed to verify the proposed idea of this thesis to reduce detent ferce of ahigh-speed tubular PMLSM. The magnitude of end detent ferce was analyzedby adjusting the lengh of end portion of stator and by adoptingteeth-chamfering to reduce the end detent force, and the efffctiveness of thismethod was verified through the experimental results. A model with dummyteeth was designed to reduce teeth detent ferce and the experimental resultswas in accord with the FEM simulation. To significantly reduce the detentferce, a conceptual of combination of two difffrent types of stator cores wasdeyised. From this concept, a structure haying a virtual skew efffct wasproposed, and the detent ferce was greatly reduced without any degradationin other perfermances of PMLSM. The application of the results in this thesis will be helpful in the deyelopment of high perfermance PCB drilling machine, semiconductor equipment and related purposes .; 본 연구는 원통형 영구자석 선형동기전동기의 디텐트력을 저감하여 성능을 향상시키는데 초점을 맞춘 논문으로서, 3차원 축대칭 유한요소법을 통한 시뮬레이션과 실 제작 및 측정을 통해 제시한 방안을 검증하였다. 단부 디텐트력을 저감시키기 위해 샘플 모터의 고정자 단부 길이를 조정하고 챔퍼링을 도입함으로써 디텐트력의 저감되는 크기를 분석하였다. 3차원 축대칭 유한요소법을 이용하여 총 4가지 종류의 해석 모델에 대해 시뮬레이션하였고, 그 결과 고정자 단부의 길이 조정과 챔퍼링을 도입한 경우가 디텐트력이 가장 저감됨을 알 수 있었다. 또한 이를 검증하기 위해 챔퍼링을 도입한 모델을 실 제작하여 측정함으로써, 디텐트력 저감의 정도를 평가하였다. 더미 치를 추가로 도입하여 치 디텐트력을 저감시키는 모델을 설계하였고, 유한요소해석 결과 더미 치가 없는 경우에 비해 디텐트력이 상당히 저감됨을 확인하였고, 또한 실 제작을 통한 테스트 결과도 이를 잘 입증하고 있음을 알 수 있었다. 디텐트력의 추가적인 저감을 위해 이종 코어 배치의 개념을 도입하여 설계를 진행하였고, 유한 요소 해석과 실 제작 측정을 통해 검증을 수행하였다. 또한, 단부 디텐트력을 보다 획기적으로 저감하기 위해 이종 코어를 스큐 효과를 내도록 배치하는 방안을 제시하였다. 제안된 모델의 성능을 검증하기 위한 추가적인 실험을 통해 디텐트력이 저감되었음에도 불구하고 제반 특성이 기존의 모터에 비해 떨어지지 않음을 확인하였다. 본 연구에서 제안한 방법이 산업 분야에 적용된다면, 고성능 Z축 시스템 개발이 가능해 짐에 따라 PCB 가공기, 반도체 장비 등의 관련 산업에서의 국산화 비율이 증가되고, 관련 시장의 확대, 생산성 향상, 첨단 산업과의 시너지 등의 파급 효과가 기대된다고 사료된다.