정적 편심 고장을 고려한 6상 IPMSM의 강건 설계 기법 = Robust Design Method for Six-Phase Interior Permanent Magnet Synchronous Motor Considering Static Eccentricity Fault

국문 초록 (Abstract)

최근 전 세계적으로 환경문제에 대한 관심이 증가하고 있으며, 전기자동차와 같은 친환경차의 수요가 증가하고 있다. 이에 기존 내연기관 엔진에서 전동기로의 변환이 이루어지고 있다. 모터의 수요량이 증가함에 따라 동시에 모터 고장 사례 또한 증가하고 있다. 따라서 모터 고장을 조기 진단하고 예방하는 것은 매우 중요하다. 특히, 정적 편심 고장 (static eccentricity fault, SEF)이 발생하면 공극 자속밀도의 불균형이 발생한다. 이로인해 모터에서 진동 및 소음이 발생한다. 또한 모터의 철손이 증가하여 모터의 성능이 저하되며, 장기간 구동 시 모터 내부의 과열로 인해 불가역 감자 고장까지 이어질 수 있다. SEF은 주로 외부 충격이나 잘못된 제조 공정으로 인한 공차에 의해 발생한다. 따라서 본 논문에서는 정적 편심 고장이 발생하더라도 6상 매입형 영구자석 동기 전동기 (interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)의 특성이 크게 변하지 않는 강건 설계 최적화 모델을 제시한다. 먼저, 2D 유한요소법을 사용하여 동일한 고정자 구조 조건에서 회전자 형상에 따른 자속 밀도, 철손, 효율을 분석한다. 이후 유한요소법에서 도출된 특성을 실험을 통해 검증하고, SEF에 더 취약한 모델을 선정한다. 마지막으로, SEF가 발생하더라도 모터 특성이 크게 변하지 않도록 강건 설계를 수행한다.

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 i
• 목 차 ii
• 표 목 차 iii
• 그림목차 iv
• 제 1장 서론 1
• 1.1. 연구 배경 1
• 1.2. 논문의 개요 6
• 제 2장 정적 편심 고장에 따른 회전자 형상별 특성 분석 7
• 2.1. FEM 시뮬레이션 결과 7
• 2.2. 회전자 형상별 실험 결과 22
• 제 3장 다구찌 기법을 이용한 6상 IPMSM 강건설계 29
• 3.1. 다구찌 기법 정의 30
• 3.2. 정적 편심 고장을 고려한 강건설계 32
• 3.3. 강건 설계 결과 44
• 제 4장 결론 51
• 참고문헌 53
• Abstract 59