회전형 이상 횡자속형 전동기에서 발생하는 자기력 및 토크 해석

Abstract

횡자속형 전동기는 다른 일반적인 전동기에 비해 단위 체적당 높은 출력과 높은 효율을 얻을 수 있지만 전동기에서 발생하는 소음과 진동이 큰 문제가 되고 있다. 본 논문은 회전형 이상 횡자속형 전동기에서 발생하는 토크와 불평형 자기력을 3차원 유한요소 법을 이용하여 해석하였다. 회전형 이상 횡자속형 전동기는 정류 위상 차가 증가하면 평균 토크가 감소하고, 토크 리플이 증가하는 것을 확인하였다. 그리고 회전형 이상 횡자속형 전동기의 각 상에 인가되는 전류와 각 상에 대응하는 고정자 치의 구조가 전기각 90도 위상 차를 갖기 때문에 회전 불평형 자기력이 발생하며, 불평형 자기력의 가진 주파수는 회전 주파수와 극 쌍 수 2배의 곱의 정수 배로 발생하는 것을 확인하였다. 이러한 불평형 자기력은 다른 형태의 전동기와는 달리 회전형 이상 횡자속형 전동기의 구조 때문에 발생한다. 따라서 이 전동기에서 발생하는 불평형 자기력을 제거할 수 있는 회전형4-고정자 이상 횡자속형 전동기를 제안하였고, 해석 결과 4-고정자 이상 횡자속형 전동기의 불평형 자기력이 0이 되는 것을 확인하였다. 또한 횡자속형 전동기의 출력 토크를 증대시킬 수 있는 치 구조를 제안하였고, 해석 결과 평균 토크가 변경 전 대비12.22% 증가하는 것을 확인하였다.; A rotatory two-phase transverse flux machine (TFM) is a relatively new type of motor with high power density, high torque, and low speed in comparison to conventional electrical motors. However, it has some shortcomings, .i.e. complex construction and high possibility of the magnetically induced vibration due to its inherent structure. This paper investigates the characteristics of the magnetic force and the torque in the rotatory two-phase TFM by using the 3-D finite element method and the spectral analysis. This research shows that the average torque decreases and that the torque ripple increases as the phase delay increases. It also shows that the unbalanced magnetic force is one of the dominant excitation forces in this machine. And it proposes a new topology of rotatory two-phase TFM to eliminate the unbalanced magnetic force and increase output torque.