최근 영구자석 선형 동기 전동기(PMSLM)는 이동 장치로써 많은 분야에 사용되고 있다. 영구자석 선형 동기 전동기는 구조적으로 간단하며 고속화 고추력화 등의 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기는 매우 큰 디텐트력을 지니고 있어 추력 맥동의 원인이 되며, 이는 소음과 진동을 발생시킨다. 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기의 디텐트력은 전기자 내부의 치와 영구자석 사이에 작용하는 힘과 전기자 양 단부와 영구자석 사이에서 작용하는 힘의 합으로 표현된다. 본 논문에서는 코깅력을 줄이기 위한 방법으로 영구자석의 극 수와 전기자의 슬롯 수의 비를 변경한 새로운 구조의 단1차형 영구자석 선형 동기 전동기(PMLSM)를 제안하였고, 단부력을 줄이기 위하여 전기자 양 단부에 전기자 길이 조정법과 챔퍼링 법을 사용하였고, 반응표면법과 (($1+{\lambda}$) evolution strategy)[14]을 이용하여 최적화를 수행하였다.
본 논문에서는 보극을 이용한 영구자석형 선형동기전동기 (PMLSM)의 디텐트력 저감에 관한 새로운 기술을 제안하고자 한다. 디텐트력은 입력전류 없이 영구자석과 철심 코어의 상호 작용으로 발생되며 2개의 성분 즉 슬롯효과와 단부효과로 나눌 수 있다. 슬롯효과와 단부효과를 줄이기 위하여 보극의 위치와 반폐슬롯 길이 변화에 따른 디텐트력 특성을 2차원 유한요소법(FEM)을 이용하여 해석한다. 그리하여 수치해석과 실험결과를 이용하여 보극 설치가 디텐트력을 줄이기 위한 효과적인 방법임을 입증하고자 한다.
최근 영구자석 선형 동기 전동기(PMSLM)는 이동 장치로써 많은 분야에 사용되고 있다. 영구자석 선형 동기 전동기는 구조적으로 간단하며 고속화 고추력화 등의 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기는 매우 큰 디텐트력을 지니고 있어 추력 맥동의 원인이 되며, 이는 소음과 진동을 발생시킨다. 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기의 디텐트력은 전기자 내부의 치와 영구자석 사이에 작용하는 힘과 전기자 양 단부와 영구자석 사이에서 작용하는 힘의 합으로 표현된다. 본 논문에서는 코킹력이 획기적으로 감소한 9극 10슬롯 모델의 단부력을 줄이기 위한 방법으로 양 단부에 전기자 길이 조정법과 챔퍼링 법을 사용하였고, 반응표면법과 ($(1+{\lambda})$ evolution strategy)을 이용하여 최적화를 수행하였다.
단 1차형 영구자석 선형 동기 전통기(PMLSM)는 디텐트력과 단부력에 의한 큰 토크 리플을 갖는 문제점이 있다. 본 논문에서는 영구자석 선형 통기 전동기의 디텐트력을 줄이기 위해 영구자석의 극수와 전기자의 슬롯수의 비를 변경한 새로운 구조의 단 1차형 영구자석 선형 동기 전동기를 제안하였으며, 단부력을 줄이기 위하며 고정자의 길이 조정 및 챔퍼링을 통하여 영구자석 선형 동기 전동기를 설계하였다.
최근 저소음, 고속, 고추력의 반송장치가 요구됨에 따라 영구자석 선형동기전동기가 대두되고 있으나 반송경로 전장에 전기자를 설치하는 선형 동기전동기의 특성으로 인해 장거리 반송장치에 적용시 설치비용의 증가를 가져온다. 따라서 우리는 전기자를 분산시켜 배치하는 방법을 제안하여 비용증가의 문제점을 해결하고자 하였다. 하지만 가동자의 진행시 분산배치된 전기자 사이를 통과하게 되면 전기자의 불연속 구간인 단부에 의해 디텐트력이 발생하여 추력 맥동이 발생하고 기기 성능저하와 소음, 진동의 원인이 된다. 따라서 본 논문에서는 단부에 의한 영향을 저감하기 위해 전기자 끝단의 치 높이와 보조치 형상에 따른 디텐트력의 특성을 파악하고 다구찌의 실험계획법을 이용하여 단부 효과를 가장 저감할 수 있는 형상을 제안하였다.
영구자석 선형 동기 전동기(PMLSM)는 코깅력과 단부력에 의한 큰 추력 리플을 갖는 문제점이 있다. 본 논문에서는 영구자석 선형 동기 전동기의 디텐트력을 줄이기 위해 영구자석의 극수와 전기자의 슬롯수의 비를 변경한 새로운 구조의 단 1차형 영구자석 선형동기 전동기를 제안하였으며, 단부력을 줄이기 위하여 전기자의 길이 조정 및 챔퍼링을 통하여 영구자석 선형 동기 전동기를 설계하였다.
PMLSM에서는 전기자 권선부의 슬롯-치 구조로 인한 디텐트력과 단부효과에 의한 디텐트력, 영구자석의 고조파 성분 자속에 의한 디텐트력이 발생한다. 따라서, 본 연구에서는 자기저항의 불연속으로 인한 디텐트력을 제거시키기 위하여 전기자 권선과는 독립된 자기회로를 가지는 보조코어의 설치를 제안하였다. 보조코어의 최적 설계는 유한요소 해석과 실험계획법을 이용하였으며 이론치와 실험치를 비교함으로서 본 연구의 타당성을 입증하였다.
원통형 선형 동기 전동기의 디텐트력은 고정자 안쪽의 치와 영구자석 사이에서 작용하는 힘과 고정자 바깥쪽의 치와 영구자석 사이에서 작용하는 힘의 합이며, 일반적으로 고정자 바깥쪽의 치와 영구자석 사이에서 작용하는 단부효과에 의한 힘이 훨씬 크다. 이 단부효과에 의한 힘을 줄이기 위한 방법으로 고정자의 길이 조정 및 챔퍼링이 있으며, 이를 통하여 원통형 선형동기 전동기 고정자의 형상을 최적 설계한다.
The detent force by end-effect has a bad influence on moving coil type Permanent Magnet Linear Synchronous Motor(PMLSM). So, the reduction of detent force by end-effect is especially required for improvement of thrust characteristics. In this paper, in order to reduce detent force by end-effect the auxiliary teeth is installed at the end part of mover and it is optimized by using neural network.
There are produced the detent force caused by slot-teeth structures, end-effect and parallel magnetization of permanent magnet in permanent magnet linear synchronous motor. In this paper, we proposed to establish the auxiliary core for reducing detent force which is generated the discontinuity of magnetic circuits by end effect. The optimal design of the auxiliary core used a finite element analysis and design of experiment. To demonstrate the validity of the paper, the experiment results are compared with analysis ones.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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