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전기모터용 비접촉식 광학온도계 개발에 관한 연구

Title
전기모터용 비접촉식 광학온도계 개발에 관한 연구
Other Titles
Development of Contactless Optical Thermometry for Electric Motors
Author
장윤희
Alternative Author(s)
Yunhee Chang
Advisor(s)
유지형
Issue Date
2022. 2
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
본 논문에서는 광학장비인 적외선 온도 센서를 이용하여 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 영구자석 온도를 비접촉식으로 측정하는 방법에 대해 연구하였다. 연구는 광학을 기반에 두어 적외선 파장 영역의 신호를 이용해 진행되었다. 광학 장비로는 크게 광 검출기와 광섬유를 이용했고, 근적외선 (near infrared, nIR) 파장 영역과 중적외선 (mid infrared, mIR) 파장 영역의 장비로 나누어 연구를 진행하였다. 근적외선 파장 영역은 최대 복사열에너지를 방출하는 영역이지만 파장 범위가 좁은 편이나, 중적외선 파장 영역은 근적외선과 반대로 최대 복사열에너지를 방출하는 영역에서 조금 벗어나 있지만 파장 범위가 넓은 편으로 각각의 장단점이 존재한다. 광학기반의 연구는 전동기의 외부 교란에 영향을 받지 않고 고속의 순간에서도 절대온도를 측정할 수 있다. 또한 센서로 광섬유를 이용함으로써 여러 가지 장점이 있다. 직접 및 비 접촉식 측정이 가능하고, 전동기 내 복잡한 전자기장에 영향을 받지 않아 전기신호 기반인 온도 측정법보다 정밀하게 측정할 수 있다. 또한 광섬유 크기도 매우 작고 유연하기 때문에 전동기의 복잡한 내부에 탈부착이 가능하다. 광섬유의 재료는 유리로 되어 있기 때문에 측정할 수 있는 온도 범위가 넓게 분포되어 있다. 측정 환경은 두 가지 경우에서 진행되었다. 고정되어 있는 영구자석의 온도 측정과 회전체를 구현해 회전하는 영구자석의 온도 측정의 경우이다. 첫 번째로 고정되어 있는 영구자석의 온도를 측정했을 때, 30℃부터 200℃까지의 온도 범위에서 온도에 따른 복사열에너지의 차이를 확인할 수 있었다. 또한 30℃부터 110℃의 온도 범위에서는 온도 민감도가 ±1.4℃임을 확인하였다. 또한 고정되어 있는 영구자석과 실제 모터에 적용된 영구자석을 비교했을 때 외부 요소로 진동이 있을 것이라 판단하여 광섬유와 영구자석간 사이 변위의 불확실성을 측정하였다. 따라서 광섬유와 영구자석간 사이 간격을 0mm에서 1mm 까지 측정했다. 또한 측정 속도에 따른 온도 불확실성을 측정하였다. 실험 결과 온도 불확실성은 ±1℃ 아래임을 확인하였다. 두 번째로 회전하는 영구자석의 온도를 측정한 결과 고정되어 있는 영구자석의 결과와 크게 다르지 않음을 확인하였다.
URI
http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000590044https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/168152
Appears in Collections:
GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > AUTOMOTIVE ENGINEERING(미래자동차공학과) > Theses (Master)
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