고속회전의 특성을 고려한 군수차량용 구동전동기 설계

Abstract

최근 대기 오염과 화석 연료 고갈이 사회적 문제로 대두되고 있다. 따라서 견인 시스템에 전동기가 적용되고 있다. 차량용 견인 전동기는 넓은 운전영역에서 운전된다. 본 논문에서는 120kW급의 집중권 IPMSM이 기존모델로 제시되어 있다. 전동기는 고속영역에서 고조파가 크면 선간 전압이 국부적으로 전압 제한치를 넘기 때문에 전동기의 제어 측면에서 문제가 된다. 그리고 타행운전시의 무부하 역기전력이 크면 회생에너지가 너무 크기 때문에 이 에너지를 소비시키기 위한 저항이 추가적으로 삽입되고, 인버터 소자의 내전압도 높아 지기 때문에 무부하 역기전력을 줄여야 한다. 따라서 차량용 전동기 설계 시 고속회전에서의 고조파와 타행운전시의 무부하 역기전력을 저감할 수 있는 설계를 해야 한다. 먼저, 기존모델의 출력 특성, 유도기전력 특성 그리고 타행운전시의 특성을 파악한다. 고속회전에서 기존모델의 고조파와 타행운전시의 기존모델의 무부하 역기전력을 권선법과 영구자석 형상의 경향성을 통해서 제한조건을 만족하도록 개선방안을 연구한다. 이 과정에서 출력특성도 만족시키는 개선설계가 이루어져야 한다. 경향성 분석을 통해서 설계변수를 얻었다. 설계변수를 통해서 최종모델을 설계했다. 마지막으로 최종 설계된 모델의 전자기적 특성을 FEM을 통해 제한조건과 출력특성을 만족하는지 검증하였다.