회전자의 피로강도와 전자기적 특성의 상관도분석

Abstract

매입형영구자석동기전동기의 Bridge는 회전자의 회전 시 기계적인 힘으로부터 영구자석을 지지하지만, Bridge에서 자속의 누설이 발생하여 전자기적 특성에 영향을 주기 때문에 회전자 설계 시 기계적 강도와 전자기적 성능을 모두 고려하여 회전자의 형상을 설계하는 것이 중요한 부분이다. 또한 기계적강도은 정적강도와 피로강도로 나누어지는데, 본 연구에서는 피로강도 전자기적 특성에 대하여 해석적으로 비교분석하였다. 본 연구에서는 1L급 전기자동차의 매입형영구자석동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)회전자에 대하여 구조해석과 회전자에 스트레인게이지(Strain Gauge)를 부착하여 직접적으로 스트레인을 측정하는 대상시험을 병행하여 그 결과를 비교분석하고 피로해석 시 수행되는 구조해석의 경계조건과 피로하중입력조건을 정립하였고, 대상회전자의 엣지 브릿지(Edge bridges)의 두께를 네 가지 조건을 변경하여, 피로해석(Fatigue analysis)과 전자기장해석(Electromagnetic field analysis) 수행하였다. 피로해석에서는 각 엣지 브릿지 두께 별 손상도(Damage)와 피로수명(Life Cycle), 피로강도(Fatigue Strength)를 산출 하였으며, 전자기장해석에서는 역기전력(Back Electro motive force), Cogging torque, 최대평균유효토크(Maximum mean effective torque)를 산출하였다. 상관계수 산출하여 정량화 하였고, 피로강도와 각 전자기적 특성은 밀접한 관계를 가지고 있다는 것을 확인 할 수 있었으며, 매입형영구자석동기전동기의 회전자 설계 시 피로강도와 전자기적 특성을 고려하여 영구자석의 브릿지의 두께를 결정해야 한다는 것을 확인하였다.