IPM 전동기의 영구자석 와전류 손실을 고려한 열 등가회로

Abstract

본 논문에서는 전동기의 정상상태와 과도상태에서의 온도 예측 가능한 매입형 영구자석 전동기의 열 등가회로를 구성하였다. 영구자석형 전동기의 경우, 회전자의 영구자석은 온도에 따라서 그 특성이 변화하기 때문에, 모터의 성능 또한 온도에 따라서 종속적이다[1]. 따라서, 전동기의 열적 특성은 전동기 설계시 고려되어야 하는 중요한 부분 중 하나이다. 논문에서 다루는 열 등가회로 모델은 전동기의 영구자석 와전류 손실까지 고려하기 때문에 전동기의 좀 더 정확한 온도 예측이 가능하다. 또한, FEA에 비해 해석시간이 짧고, 대류계수 값이 상수이기 때문에 전동기의 치수정보만으로도 온도를 예측할 수 있어 설계 시 온도를 고려한 설계가 가능하다. 본 논문에서는 3차원 모델을 고려한 2차원의 열 등가회로를 구성하여 좀 더 정확한 등가회로 모델링이 되도록 하였다. 오일 펌프에 쓰이는 300W급 IPM 전동기를 대상 전동기로 하였으며, 치수 정보를 이용하여 각 부분별 열 저항을 산정하였다. 마지막으로 산정된 열 저항을 통해 열 등가회로를 구성하였으며, 본 논문의 타당성을 실험을 통해 검증하였다. 실험결과와 등가회로를 해석한 결과가 작은 오차를 가지고 있어, 집중변수 모델로 접근한 등가회로 해석 기법은 전동기 설계 시 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.