2차원 FEA를 이용한 Claw-Pole 전동기 해석

Abstract

Claw-Pole 전동기는 회전자가 축 방향으로 대칭적인 형태가 아니기 때문에 3차원적인 자계분포가 발생한다. 전동기의 특성을 분석하기 위해서는 3차원 유한요소해석을 이용해야 한다. 3차원 유한요소해석은 모델링하는 과정이 어렵고 긴 시간이 소요되며 해석시간도 길다. 그렇기 때문에 Claw-Pole 전동기의 특성을 초기에 파악하는데 효과적이지 않다. 본 논문에서는 Claw-Pole 전동기의 형상 정보로 회전자의 자기저항을 계산하고 이것을 이용해 2차원으로 등가화 하여 초기 설계에서 설계 변수에 따른 특성을 효과적으로 파악할 수 있는 2차원 FEA(2-Dimensional Finite Element Analysis)방법을 제시하였다. Claw-Pole 전동기 회전자 형상의 치수를 정의하였다. 회전자의 자기저항을 계산하기 위해서 파트1, 파트2, 파트3, 파트4, 공극 총 다섯 부분으로 나눴다. 각 부분의 자기저항을 계산하고 각 파트가 등가화 되는 2차원 모델의 치수를 결정하였다. 2차원 해석을 통해서 r방향의 공극 자속 밀도와 쇄교 자속을 계산하였다. 해석 방법의 신뢰성 검증을 위해서, 2차원 유한요소해석 결과와 3차원 유한요소해석 결과를 비교 하였다. 향후 이 논문의 결과를 바탕으로 Claw-Pole 전동기를 2차원으로 해석하는 것이 가능하다.