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축 방향 누설자속을 고려한 자속집중형 동기전동기의 2-D FEM 해석

Title
축 방향 누설자속을 고려한 자속집중형 동기전동기의 2-D FEM 해석
Other Titles
2-D FEM Analysis of Concentrated Flux-type Synchronous Motor Considering Axial Leakage Flux
Author
박종현
Alternative Author(s)
Park, Jong Hyun
Advisor(s)
홍정표
Issue Date
2018-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
Recently, automotive chassis application actuators use electric motors using rare-earth permanent magnets. However, since rare earths are highly unstable in supply and demand, the automobile industry is looking for a way to replace rare-earth motors. One of them is a magnetic flux concentrator (CFSM) using permanent magnets. However, for CFSM type motors, due to structural reasons, the axial leakage that the magnetic flux does not pass through the gap is considerably large. Axial leakage has a three-dimensional (3-Dimensional) flux path, and a 3-D Finite Element Method (FEM) analysis should be used to reflect this. A disadvantage of the 3-D FEM analysis is that the preprocessing process is complicated and requires a long analysis time compared to the 2-D FEM (2-Dimensional Finite Element Method) analysis. Therefore, it is not effective to grasp the characteristics of CFSM early. This paper deal with an analytical method that can effectively identify the characteristics according to design parameters in initial design by reflecting the axial leakage flux of 3-D FEM to equivalent 2-D FEM by using EMC(Equivalent Magnetic Circuit). Finally, 3-D FEM analysis is compared with equivalent 2-D FEM analysis to verify the reliability of the analysis method.
현재 차량용 샤시 어플리케이션에 사용되는 액추에이터는 희토류 영구자석을 사용한 전동기를 사용하고 있다. 하지만 희토류 금속은 수급불안정성이 높아 자동차 업계는 희토류 영구자석을 사용하는 전동기를 대체할 수 있는 방안을 찾고 있으며 그 방안 중 하나가 비희토류 영구자석을 사용한 자속집중형 동기전동기(Concentrated Flux-type Synchronous Motor: CFSM)이다. 하지만, CFSM 타입의 전동기는 구조적인 이유 때문에 회전자 자속이 공극을 지나 고정자로 쇄교하지 않는 축 방향 누설이 상당히 크다. 축 방향 누설은 3차원(3-Dimensional) 자속 경로를 갖으며, 이를 반영하기 위해서는 3-D FEM(Finite Element Method) 해석을 이용해야 한다. 하지만, 3-D FEM 해석의 단점으로는 2-D FEM(2-Dimensional Finite Element Method) 해석에 비해 전처리 과정이 어렵고 복잡하며, 긴 해석 시간이 필요하다. 때문에 CFSM의 특성을 초기에 파악하는데 효과적이지 않다. 본 논문은 3-D FEM의 축 방향 누설자속을 등가자기회로를 이용하여 수정된 2-D FEM에 반영하여 초기 설계에서 설계 변수에 따른 특성을 효과적으로 파악할 수 있는 해석 방법을 제안하였다. 마지막으로는 해석 방법의 신뢰성 검증을 위해 3-D FEM 해석과 본 논문에서 제안한 수정된 2-D FEM 해석 결과를 비교하였다.
URI
http://www.dcollection.net/handler/hanyang/000000105278http://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/68096
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > AUTOMOTIVE ENGINEERING(미래자동차공학과) > Theses (Master)
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