인버터 통합형 2중 3상 견인전동기 설계 = Design of an Inverter-Integrated Dual-Three Phase Traction Motor

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 인버터 통합형 견인전동기의 출력밀도 향상 설계 및 신뢰 성 향상에 관한 논문이다. 기존에 설계되어왔던 견인전동기는 견인전동기와 견인전동기 제어용 인버터의 설치 공간 제약 등의 이유로 최근 도입 비중이 증가한 다양한 모빌리티에 적용되기 어렵다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 전력변 환장치의 구조 변경, 견인전동기의 소재 변경등의 방법으로 소형화 및 경량화를 추구하였으나, 이러한 접근 방법은 설치 공간 제약을 해소하기 에는 근본적으로 한계가 존재하였다. 또한 기존 견인전동기는 3상 중에 하나의 상에서 고장이 발생하였을 경우 3상 회전자계 형성이 불가능하 게 되어 작동불능상태가 되는 문제점이 존재하였다. 본 논문에서는 견인 전동기와 인버터를 하나의 모듈로 통합시키는 방법을 제안한다. 이 때 견인전동기의 출력은 유지하면서 크기를 감소시키고, 그 과정에서 발생 하는 여러 가지 문제점들(토크리플 및 코깅토크 증가, THD 증가)을 해 결하였다. 또한 구동 중에 하나의 상의 고장이 발생하여도 구동이 가능 하도록 하는 2중 3상 권선법을 적용하여 설치공간 확보와 더불어 견인 전동기와 인버터의 신뢰성을 상승시켰다. 문제점을 개선한 결과에 대해 서는 2D FEA(2D Finite Element Analysis)를 통해 검증하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 및 필요성 1
• 2. 연구 내용 3
• Ⅱ. 2중 3상 권선법 5
• 1. 2중 3상 권선법 배경 5
• Ⅲ. 인버터 통합형 견인전동기 사양 선정 8
• 1. 인버터 통합형 견인전동기 사양 비교 8
• 2. 저상 트램용 대차 내 취부 공간 12
• 3. 견인전동기 극 수/슬롯 수 조합 15
• Ⅳ. 인버터 통합형 견인전동기 설계 21
• 1. 2중 3상 견인전동기 기초 모델 21
• 2. 2중 3상 견인전동기 보완 설계 28
• 3. 영구자석 비가역감자 검토 35
• 4. 최종 모델 FEA 결과 40
• Ⅴ. 결론 45