• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• v.8 no.1
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• pp.118-123
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• 2013

This paper presents performance comparison between concentrated winding and distributed winding of IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motors) which is recently used for light-weight railway applications. Motors are designed on various schemes and analyzed by using FEM (Finite Element Method) instead of EMCNM (Equivalent Magnetic Circuit Network Method) in order to take into account saturation and non-linear magnetic property. The overall performance such as torque, torque ripple, losses, demagnetization, efficiency, power density and so on are investigated in detail at the rated and maximum operating speed. The results of the analysis found that both concentrated and distributed winding IPMSMs are promising candidates for high power railway traction motor.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.839-840
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• 2015

IPM(Interior Permanent Magnet) 모터는 마그네틱 토크와 릴럭턴스 토크를 이용하는 모터이다. 이런 IPM 모터에 쓰이는 영구 자석 중 희토류 자석은 온도에 취약한 특성이 있어 낮은 온도에 비해 높은 온도에서 더 쉽게 불가역감자가 발생할 수 있다. 또한 페라이트자석에 비해 상대적으로 가격이 비싸 희토류 저감 IPM 모터 개발이 지속적으로 진행되고 있다. 따라서 본 논문에서는 희토류 저감 IPM 동기모터의 영구자석 위치를 변화한 3가지 U자형 2층 IPM 모터 모델을 선정하여 회전자 전류의 크기 및 위상 그리고 약자속 제어를 고려한 불가역 감자 특성을 비교 및 분석하였다. 이렇게 분석한 결과를 바탕으로 IPM 설계 시 불가역감자에 강인한 설계 방법에 대하여 고찰하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.661-662
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• 2015

최근 친환경적인 기술 개발에 대한 요구가 증가함에 따라 기존 엔진의 역할을 직접적으로 대체하게 되는 전기자동차용 전동기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 영구자석을 사용한 전동기의 경우, 계자 권선이 없기 때문에 회전자 동손이 없어지면서 효율이 높아지는 장점이 있지만 온도 상승 및 과부하 등으로 인한 영구자석의 불가역 감자로 인한 고장 가능성이 존재한다. 본 논문에서는 이러한 영구자석 감자현상을 진단하기 위한 방법 중 하나로 회전자 구속 조건에서 저전압 고주파 주입을 통한 입력전류 파형의 스펙트럼 분석을 제안한다. 제안한 방법은 전동기의 회전자를 구속시킨 상태에서 진단신호를 입력하고 인버터의 출력전류 파형을 측정하여 스펙트럼 분석을 수행하는 방법이다. 제안한 방법은 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.900-901
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• 2015

본 논문은 210kW급 도시철도차량 견인용 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 온도포화를 고려할 경우 사마륨 코발트 영구자석($Sm_2CO_{17}$) 사용의 타당성을 검증하는 논문이다. 기존에 설계되고 있는 Nd 자석과 사마륨 코발트 자석을 비교하고 각각의 자석을 사용한 IPMSM의 특성을 비교한다. 온도 시험은 영구자석 감자를 대비하여 사마륨 코발트 자석을 사용하였고, 전동기 각 상 권선의 온도와 고정자 철심의 온도변화를 시간에 따라 측정하여 전동기의 포화온도를 예측 하였다. 이를 바탕으로 전폐형 공랭식 도시철도차량 견인용 IPMSM의 설계모델을 제안한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2015.07a
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• pp.904-905
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• 2015

Spoke type의 전동기는 자속이 집중되어 높은 공극자속밀도를 가진다. 뿐만 아니라 spoke type 전동기는 자석의 감자가 다른 타입의 전동기들보다 쉽게 발생한다는 단점이 있다. 따라서 본 논문에는 자석감자를 고려한 형상설계를 두 개의 설계변수를 이용하여 진행하고, 이 설계변수들에 따른 감자특성을 해석하고자한다.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1998.07a
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• pp.179-182
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• 1998

This paper is proposed a selection method of the major design dimension which constrain the maximum acceleration capability and minimum power loss of surface-mounted brushless do motor with NdFeB permanent magnet for servo drives. Expressions are derived from the air-gap flux density and the linear current density around the stator periphery and design dimensions. The linear current density is limited by the need to avoid demagnetization. In this paper, We compute the optimum design dimensions of 2KW BLDC motor with maximum acceleration capability and minimum power loss by using genetic algorithm.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.407-408
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• 2012

본 논문은 매입형 영구자석 동기 전동기의 감자 상황에서의 초기 위치 추정 방법을 제시한다. 신호 주입 센서리스 제어시, 영구자석의 극성을 추정하기 위해 영구자석의 자속에 의한 자기 포화 현상을 이용한다. 그러나 영구자석에 감자가 발생하였을 때는 극성에 따른 포화의 특성이 정상적인 경우와 달라져 전압을 주입했을 때 영구자석의 극성을 잘못 판단하게 될 수 있다. 본 논문에서는 감자 상황에서도 바른 극성 검출을 위해 d축 전류를 변경시켜가면서 전압을 주입하여 영구자석의 극성을 추정한다. 이를 통해 영구자석의 감자 상태를 파악하고, 감자 상황에서도 초기 위치 추정이 가능하게 된다. 정상적인 매입형 영구자석 동기전동기와 동일한 사양의 감자된 회전자를 가진 전동기에 제안된 초기 위치 추정 방법을 적용되어 그 타당성을 실험적으로 입증하였다.

• Advances in materials Research
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• v.4 no.4
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• pp.227-233
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• 2015

We present a method, supported by theoretical analysis, for optimizing the usage of the critical rare earth element dysprosium in $Nd_2Fe_{14}B$ (NdFeB)-based permanent magnets. In this method, we use Dy selectively in locations such as magnet edges and faces, where demagnetization factors are largest, rather than uniformly throughout the bulk sample. A200 nm thick Dy film was sputtered onto a commercial N-38, NdFeB magnets with a thickness of 3 mm and post-annealed at temperatures from $600-700^{\circ}C$. Magnets displayed enhanced coercivities after post-annealing and as much as a 5 % increase in the energy product, while requiring a total Dy content of 0.06 wt. % - a small fraction of that used in the commercial grade Dy-NdFeB magnets. By assuming all Dy diffused into NdFeB magnets, the improvement in energy product corresponds to a saving of over 1% Dy (critical element). Magnets manufactured using this technique will therefore be higher performing which would potentially broaden the application space of these magnets in the traction motors of hybrid and pure electric vehicles, and wind generators.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2010.06a
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• pp.1383-1388
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• 2010

The latest generation of tram is low-floor design, various nations in europe and japan have developed battery driven hybrid trams that combine battery and wiring. Battery driven tram system is achieved by contactless power supply system, thus system is needed high efficiency, high power and low weight traction motor for maximization of energy efficiency. Research from abroad is still in induction motor(IM) application, and it is not meet the efficiency and the power per unit volume in IPMSM. In this paper, we design compare IM and IPMSM to apply battery driven tram, and then compare these motors. To design the motor, we estimate the loading condition at first. Loading condition includes rolling resistance, air-drag resistance, and slope resistance. Based on the loading condition by estimation, we determine the power and compute rated voltage and rated current. In this paper, voltage is limited by battery voltage level. As a result, volume about IM is 1.98 times bigger than IPMSM under same condition. Even though IPMSM is bigger than IM in power density per volume, we consider more factors for actual application because there are demagnetization of permanent magnet in IPMSM and so on by external environment conditions.