무가선 트램용 마그네틱 기어 설계 및 경향성 분석을 통한 토크 리플 저감 연구

Abstract

본 논문은 무가선 트램용 마그네틱 기어 설계 및 경향성 분석을 통한 토크 리플저감에 관해 연구하였다. 무가선 트램은 견인전동기로부터 기계식 기어를 통해 휠에 회전력이 전달되어 기계적인 마찰로 인해 마모, 파손 등 많은 단점이 있다. 하지만 마그네틱기어는 기계적인 접촉이 없어서 아주 적은 소음, 진동과 유지 보수가 필요 없다. 그리고 에너지 밀도가 높은 희토류계 영구자석을 사용하여 효율을 높일 수 있다. 그러므로 본 논문에서는 무가선 트램용 견인전동기의 설계 사양에 기존 기어비를 적용하여 마그네틱 기어의 설계 모델을 도출하였고, 극수에 따른 모델을 전자장 유한 요소법을 이용하여 특성분석을 수행하였다. 또한, 민감도 분석을 통해 토크 및 토크 리플에 가장 큰 요인이 되는 인자를 선정하였고, 경향성 분석을 통해 토크 리플을 줄이는 연구를 수행하였다. This study was conducted to find a way of reducing torque ripple by designing a magnetic gear for a Wireless Tram and analyzing its tendency. A Wireless Tram is driven by torque, which is conveyed to a wheel through a mechanical gear from a traction motor and a mechanical gear has a lot of shortcomings including wear and damage due to mechanical friction. But unlike a mechanical gear, a magnetic gear doesn’t have mechanical contact. This creates a very low noise and maintenance isn’t required. This can improve efficiency by using a rear-earth permanent magnet with high energy density. Therefore, in this study, a design model of a magnetic gear was extracted by applying the existing gear ratio to the design specification of a traction motor for a Wireless Tram and characteristics of a pole number-based model were analyzed using the electromagnetic finite element method. Moreover, the biggest factor of torque and torque ripple was selected through sensitivity analysis and tendency analysis was carried out to reduce torque ripple.