A Study on Design of Speed Range Extension for the Spoke-type Permanent Magnet Motor

Abstract

본 논문은 스포크형 영구자석 전동기의 속도 범위를 확장하기 위한 최적 설계 방안에 대해 연구 하였다. 전동기의 속도 범위를 확장하기 위해서는 특성 전류가 인버터의 최대 전류와 같아야 한다는 조건이 필요하다. 일반적으로 전동기 제어 관점에서 특성 전류에 따른 토크-속도 범위를 고찰한 연구는 많이 이루어져 왔다. 반면, 전동기의 설계 관점에서 속도 범위를 수행한 연구 결과는 많지 않다. 이에 특성 전류와 전동기 설계 인자 사이 관계의 분석적인 설명이 부족하다. 본 논문에서는 자기등가회로를 이용하여 특성 전류와 스포크형 영구자석 전동기의 설계 인자 사이의 관계를 수식적으로 고찰하였다. 이를 바탕으로 스포크형 영구자석 전동기의 누설 자속 성분과 관계된 세 개의 설계 인자를 도출하였다. 도출한 세 개의 설계 인자를 특성 전류가 인버터의 최대 전류와 같도록 최적화 하였다. 결과적으로, 속도-토크-출력 곡선 그래프를 통하여 최적 모델의 정 출력 운전 영역의 속도 범위가 초기 모델에 비해 최대 토크를 감소하지 않으면서 확장되었음을 확인하였다.