벨트 구동용 영구자석 동기전동기의 전원주파수 6배 진동 가진원 분석

Abstract

본 논문은 벨트 구동용 자속집중형 영구자석 동기전동기 (CFSM : Concentrated Flux Synchronous Motor) 의 전원주파수 6배 성분의 전자기적 가진원 분석을 연구 하였다. 전동기가 실생활에 많이 사용됨에 따라 전동기에서 발생하는 진동 및 소음은 사용자에게 불안감과 스트레스를 유발시키기도 한다. 전동기의 진동원인은 크게 전자기적, 기계적, 공기역학적으로 나누어 볼 수 있다. 이때, 전자기력은 전동기의 출력에도 민감하기 때문에 본 논문에서는 전자기적 가진원 분석을 연구하였다. Radial force가 Tangential force에 비하여 배우 크기 때문에, 전동기 단품에서 전자기력 가진원을 분석할 때는 주로 Radial force에 의한 영향을 분석하였다. 하지만, 본 논문과 같이 벨트 구동용 전동기의 경우 전원주파수 6배 성분인 Tangential force의 토크 리플 성분의 영향도 매우 중요한 가진원이 된다. 따라서, 본 논문에서는 전동기의 가진원을 Radial, Tangential 성분의 전자기력으로 분리하여, 각각의 주요 진동 원인을 분석하였다. Radial 성분의 전자기력은 Radial force의 공간분포인 Vibration order(r) 가 작을수록 진동에 악 역향을 미친다. 본 논문에서는 분석하는 타켓 주파수인 전원주파수 6배 성분에서 저 차 Vibration order(r) 를 해석적으로 구하였으며, 저 차 Vibration order(r)의 주요 발생 원인에 대하여 분석하였다. Tangential 성분의 전자기력은 토크 리플 성분이 주된 영향이며 이때 토크 리플의 성분을 유기전압을 분리하는 방법으로 주된 영향을 분석하였다. 이러한 연구는 추후 전동기의 진동 분석을 하고 이를 개선시키기 위하여 개선 방법을 찾아가는데 있어서 기여를 할 것으로 기대된다.