• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.578-585
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• 2018

본 논문은 고속철도차량에 전기기계제동장치(EMB : Electric Mechanical Brake)를 적용하기 위한 주요 구성품인 3상 매입형영구자석동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 설계방법과 이를 이용한 인버터 제어시스템의 압부력제어 시뮬레이션 방법을 제안한다. 최근 자동차에서 주로 사용하는 유압식 제동장치는 유압을 발생시키기 위해 필요한 오일류와 유압 라인의 관리, 유지보수성 및 유압펌프의 동작으로 인한 효율성 등이 문제로 제기되면서 EMB에 대한 관심이 높아지고 있으나 비용증가 및 안전측면의 보완이 지속적으로 요구되고 있다. 공압식 제동장치를 주로 사용하는 철도차량은 EMB 시스템을 적용할 경우 차량 하부에 큰 공간을 차지하는 공기압축기, 제동공기통 및 연결 배관 등의 부품이 필요하지 않으므로 50% 이상의 소형화가 가능하며 인버터를 적용한 전동기 구동방식으로 인하여 상대적으로 빠른 응답속도와 정밀제어를 통해 공주거리를 단축시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 철도차량은 다수의 제동장치가 제동력을 분담하는 구조로 설계되어 자동차와 비교하여 EMB 적용이 안전측면에서 유리하다. 본 논문에서는 JMAG을 활용하여 고속철도의 제동 캘리퍼와 제동력 출력에 적합한 모터설계 및 전자계해석을 수행하였다. 제동 압부력 제어 시뮬레이션을 위해 기계구동부는 기존 EMB 시스템에 주로 적용된 볼스크류 형태의 동작방식과는 달리 고속철도차량에 적용된 편심축 회전을 이용한 구동방식으로 모델링하였다. IPMSM 제어를 통한 제동압부력 및 제동력 출력결과는 Matlab/Simulink를 활용하여 JMAG의 IPMSM 모델과 co-simulation을 통해 보였으며 결과의 타당성은 차세대고속철도(HEMU-430X)의 제동사양과의 비교를 통해 검증하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.493-501
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• 2016

본 연구에서는 급곡선과 급구배가 많은 산악 도로 상의 궤도에서 운행할 수 있는 산악트램의 추진시스템 핵심 기술을 개발하였다. 국내 산악 관광지는 겨울철 폭설과 결빙에 의해 교통이 통제되고 있어 지형 조건 뿐만 아니라 기후 조건에도 무관한 산악철도가 필요하다. 먼저, 일반적인 120‰ 구배 등반에 소요되는 견인전동기 출력을 고려하여 추진시스템을 설계하였으며, 추진장치 설치 공간을 고려하여 동력 전달 계통을 설계하고 감속기 및 동력 전달축을 개발하였다. 급구배 상승을 위해 필요한 랙앤피니언 추진장치의 강체 접촉에 의한 진동 소음을 줄이기 위해 탄성 피니언을 개발하여 적용하였으며, 충격 비교 시험을 통해 기존 강체 피니언에 비해 진동이 1/3이하로 감소됨을 확인하였다. 반경 10m의 급곡선을 운행할 수 있도록 개별 회전 차륜 차축을 개발하였다. 또한 급구배 주행중 제동력 향상을 위해 밴드 제동장치를 개발하였으며, 제동력 시험을 통해 요구 제동력을 발휘할 수 있음을 확인하였다. 개발된 주요 부품은 시험을 통해 성능을 검증하였고, 최종적으로 급구배 및 급곡선 운행 대차시스템에 적용된다.