최근 반송장치 시스템의 구동원으로 전기자 분산배치를 이용한 영구자석 리니어 동기 모터가 사용되고 있다. 하지만, 전기자 분산배치를 이용한 영구자석 리니어 동기 모터는 구조상 필연적으로 단부가 존재하게 된다. 이러한 이유로 전기자의 철심과 가동자의 영구자석 사이에 단부 코깅력이 발생한다. 본 논문은 유한요소법을 이용한 2차원 수치해석을 통해 단부 코깅력을 고찰하였다. 또한, 단부 코깅력을 최소화하기 위해 가동자에 보조극을 설치한 형상을 제안하였다.
This paper proposes a method of improving the stability in sensor-less control of permanent magnet synchronous motors. The control method for low-speed region is divided into two: One is a high frequency method, which involves a problem of reverse rotation once misdetection of the permanent magnet polarity should occur, and another one is a current drive method, which has a problem that phase and speed oscillations are caused by quick speed changes. Hence, authors propose adoption of the current drive method for the basic control system with added compensation of stabilization by means of the high frequency method. This combination secures stable control with no risk of reversal and less vibration. In addition, authors have also considered a frequency separation filter of a shorter delay time so that current control performance will not lower even when high frequencies are introduced. This filter has achieved simplified compensation using repetitive characteristic through the utilization of the periodicity of high frequency current. Simulation and experiment have been conducted to verify that the stable performance of this system is improved.
매입형 영구자석 동기전동기의 원활한 제어를 위해서는 전동기의 상수인 고정자 저항이나 각종 인덕턴스의 값, 그리고 쇄교 자속의 값 등을 정확하게 알아야 한다. 그러나 이러한 상수들은 전동기 운행에 따른 전동기 온도의 상승이나 각 작동점 등의 변화에 따라 계속적으로 변하기 때문에 이들의 값을 정확하게 추정하는 것은 매우 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서 실시간으로 상수의 값을 추정하는 기법이 필요한데 본 논문에서는 MRAS(Model Reference Adaptive System) 기법을 이용한 상수의 추정 및 적응제어 기법을 제시한다. 시스템의 관계식이 이들 상수에 대해 비선형으로 구성되어 있어 일반적인 제어기법을 적용하는데 문제가 있어 일부 논문에서는 상수의 일부를 안다고 가정하였지만 본 논문에서는 이러한 가정 없이 모든 상수를 추정하는 제어기법을 제시하고 적응제어 기법의 수렴성을 입증하였다. 제시하는 알고리즘의 우수성은 시뮬레이션을 통해 입증하도록 한다.
On account of small size and light weight, a high-speed machine is regarded as a key technology for many future applications of drive systems. In high-speed applications, permanent magnet synchronous motors have a number of merits such as high efficiency and high power density. Therefore, they are suitable for driving the air-blower of a fuel cell electric vehicle (FCEV) where space and energy savings are critical. Particularly, a surface-mounted permanent magnet synchronous motor (SPMSM) of them is mainly used as a high-speed machine. However, the motor has a fatal flaw due to a retaining can to maintain the mechanical integrity of a rotor assembly. The can results in the increase of magnetic air-gap length in the SPMSM. Thus, in this paper, an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is applied in order to drive the air-blower of FCEV instead of the SPMSM, and the experimental results of two models are compared to verify the capability of the IPMSM for high-speed applications.
본 논문에서는 전기자동차용 견인전동기로서의 다극 매입형 영구자석 동기전동기의 회전자 돌극 설계에 의한 토크리플 개선 방안을 연구하였다. 다극 매입형 영구자석 동기전동기의 경우 영구자석에서 발생되는 자속이 고정자에 쇄교되지 않고 회전자 브릿지를 통해 누설되는 자속이 크다. 이러한 누설자속을 줄여 출력밀도를 향상시키고 토크리플을 저감하기 위해 영구자석 사이의 회전자 표면에 슬릿을 적용하였다. 슬릿에 적용되는 두 설계 파라미터를 제안하고 반응표면법을 이용하여 토크리플 감소와 출력 향상 최대화 설계를 수행하였다. 자속의 포화를 고려하기 위해 본 논문에서는 2차원 유한요소법을 이용하여 특성해석을 수행하고 이를 분석하였다.
Contemporary power systems demand efficient and sustainable technologies. Single-phase induction motors, while widely used, face efficiency challenges due to inherent rotor losses. Proposed solutions include the Line-start Permanent Magnet Synchronous Motor (LSPMSM), leveraging permanent magnets for enhanced energy density but facing demagnetization and cost issues. Alternatively, the Line-start Synchronous Reluctance Motor (LSRM) operates as a hybrid motor without permanent magnets, reducing rotor losses and potentially improving efficiency. This paper focuses on designing an LSRM rotor for air conditioner compressors, analyzing start-up characteristics and efficiency through finite element analysis. A comparative study with single-phase induction motors provides insights for future motor technology selection, balancing efficiency and other requirements.
It is important to know exact values of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors(IPMSM)' parameters such as stator resistance and inductance in order to have their high performance. This paper proposes a novel motor parameter(stator resistance, d&q axis inductance) estimation algorithm for IPMSM. The proposed estimation method utilizes back-EMF equations and model reference adaptive system(MRAS). The algorithm using back-EMF estimates d and q axis inductances in the constant torque region, and the stator resistance is estimated by using MRAS with the estimated inductance regardless of speed regions. The validity of the proposed algorithm is verified by simulations and experiments.
Design characteristics of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors are induced. In order to maximize the efficiency of the motor, the objective function is taken stator winding and core losses. And using Sequential Unconstrained Minimization Technique, the dimensions of the motor are obtained which minimize the objective function. Characteristics of the motor which is designed as above are compared with the conventional one.
This paper deals with d-q axis equivalent circuit analysis of IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motors) considering voltage harmonics. In the field weakening region, as the current vector angle increased, back-emf contains large harmonics, therefore, significant underestimation of voltage or overestimation of speed can be occurred from the conventional d-q axis equivalent circuit analysis. In order to consider the effects of voltage harmonics, a harmonic coefficient is introduced and verified by experiments.
Recently, Interior Permanent Magnet Synchronous Motor(IPMSM) is widely used in the industry applications such as power train for hybrid vehicles and compressor motors of air-conditioner due to its high power density and wide speed range. In designing motors, pole slot combination should be chosen properly according to the use of the motor and driving method in the initial design stage, accordingly there have been many researches about pole slot combination. As a part of the studies, this paper presents a comparison of characteristics of concentrated winding IPMSM, such as back-emf, Total Harmonic Distortion(THD) and core losses for each pole slot combination. By comparing the characteristics of each model, this paper can be a guide or reference in determining pole slot combination in the initial design stage.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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