전동 조향 장치용 브러쉬리스 영구자석 전동기의 스테이터 스큐 설계

Abstract

최근 차량의 연비규제 강화로 인해, 기존 내연기관의 차량 부품 구동방식이 유압방식 대신 전동방식으로 대체되어 가고 있다. 이러한 부품의 대표적인 예가, Electronic Power Steering(EPS)이며, 현재 대부분의 차량에 적용되고 있다. EPS의 핵심 부품으로서는 전동기가 있으며, EPS의 조향감 개선 및 진동/소음 저감을 위해 전동기의 Cogging torque 및 Torque Ripple 저감이 요구된다. 일반적으로 Cogging torque 및 Torque ripple을 저감하기 위해서, 고정자 또는 회전자에 스큐를 적용한다. 본 연구에서는 고정자에 스큐가 적용된 Bushless PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)의 설계 방법 및 해석방법에 대해 소개한다. 고정자 skew가 적용된 EPS용 PMSM에 대해 초기 설계를 진행하고, RSM(Response Surface Methodology)을 이용한 최적설계를수행한다. 유한요소해석을 통해 역기전력, Inductance, Load torque 등의 성능을 확인한다. 마지막으로 시제품 제작 및 실험을 통해 설계 방법에 대한 신뢰성을 검증한다. As enforced the regulation of fuel efficiency, the electrification of automotive components in internal combustion vehicle has been applied instead of hydraulic pressure. A typical example of such parts is the EPS (electric power steering), and it is applied to most automotive at present. In electric power steering system, the core component is motor. The reduction of cogging torque and torque ripple is required to improve steering feeling and reduce NVH (Noise Vibration Harshness) in EPS. Generally the skewed design of stator or rotor is applied in order to reduce cogging torque and torque ripple. This paper propose the design and analysis methodology of Brusheless PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor) which is applied to skewed stator. The proposed methodology is as follows: First Intial Design PMSM with skewed stator for EPS, Second Optimal design using RSM (Response surface method), Third Performance Analysis such as Phase Back EMF, Inductance, Load torque using FEA (Finite Element Method). Finally, the reliability of proposed design methodology will be verified through the experiments of prototype sample.