열등가회로를 이용한 5 kW 급 영구자석 동기전동기의 정상상태 열 특성 해석

Abstract

본 논문에서는 영구자석 동기전동기의 특정 운행조건 중 발생하는 열 발생량에 대해, 열등가회로를 이용하여 정상상태 열 해석을 수행하였다. 최근 전동기는 소형, 경량화되며 극한 운행조건에서도 고출력 밀도를 견뎌야 한다. 특히, IPMSM 의 코일과 영구자석에서 발생하는 과도한 열은 전동기의 출력을 감소시키고, 전동기의 수명에 악영향을 끼치기 때문에 설계단계에서 IPMSM 의 열 해석이 중요하다. 그러므로, 본 연구에서는 열등가회로를 이용하여 IPMSM 의 설계변수 변화에 따라 정상상태 열 해석을 진행하였다. 변화된 설계변수는 하우징의 축방향 길이 그리고 하우징 두께이다. 마지막으로 열등가회로를 이용한 열 해석 결과와 유한요소법을 이용한 열 해석 결과를 비교하고, 열 해석 결과에 정확성과 신뢰성을 확인하고자 한다.Steady-state thermal analysis was performed on a thermal equivalent circuit to determine the heat generation during operation of an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). New machines must be compact and light and produce high torque density under extreme environmental conditions. Thermal analysis of an IPMSM is particularly important because excessive heat generated from the core and magnet reduces the IPMSM's output and has adverse effects on the durability. Therefore, steady-state thermal analysis of an IPMSM was performed for changes in the design variables using a thermal equivalent circuit. The changed variables were the axis length and thickness of the housing. The results of this method were compared with those of the finite element method to verify the accuracy and reliability.