• 전기전자학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.1004-1010
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• 2020

본 논문은 단상 영구자석 동기전동기의 초기 회전자 자극 검출 기법을 제안한다. 대상 전동기는 저속 및 정지 상태에서 역기전력을 기반으로 위치 정보를 얻을 수 없다. 따라서 초기 개루프 기동이 필요하며 이 과정에서 저 전류 및 소프트 기동을 위한 초기 회전자 위치 정보가 필요하다. 제안하는 초기 회전자 자극 검출 알고리즘의 경우 비대칭 공극의 영향 및 영구자석 자속의 영향을 고려하였으며, 고주파 전압 신호 주입을 기반으로 정확한 검출을 위한 오프셋 전압을 이용하였다. 이때 고주파 전압 신호로부터 유도된 고주파 전류의 경우 가상의 dq축을 이용하여 유도된 전류의 최댓값 취득을 통해 회전자 영구자석 자극을 판별한다. 본 논문에서는 센서리스 운전의 저전류 및 소프트 기동을 위해 제안된 초기 회전자 자극 검출 알고리즘을 홀센서 신호를 근거로 효용성 및 타당성을 다수의 실험을 통해 검증하였다.

• Journal of Power Electronics
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• 제15권5호
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• pp.1264-1273
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• 2015

An inverter output power control based power factor correction (PFC) strategy is being extensively used for permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives in appliances because such a strategy can considerably reduce the cost and size of the inverter. In this strategy, PFC circuits are removed and large electrolytic DC-link capacitors are replaced with small film capacitors. In this application, the PMSM d-q axes currents are controlled to produce ripples, the frequency of which is twice that of the AC main voltage, to obtain a high power factor at the AC mains. This process indicates that the PMSM operates under periodic magnetic saturation conditions. This paper proposes a back electromotive-force (back-EMF) estimator for the high-speed sensorless control of PMSM operating under periodic magnetic saturation conditions. The transfer function of the back-EMF estimator is analyzed to examine the effect of the periodic magnetic saturation on the accuracy of the estimated rotor position. A simple compensation method for the estimated position errors caused by the periodic magnetic saturation is also proposed in this paper. The effectiveness of the proposed method is experimentally verified with the use of a PMSM drive for a vacuum cleaner centrifugal fan, wherein the maximum operating speed reaches 30,000 rpm.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.875_876
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• 2009

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. There are some ways for confirming of maximum power in IPMSM. However, This paper suggests that there is a way about making sure maximum power by reducing turn numbers of armature winding. Setting up the voltage equation through the equivalent circuit and vector diagram of IPMSM first, and then estimating the parameter and power of IPMSM by changing the turn numbers of armature winding and voltage. In order to satisfy output power, the turn numbers of armature winding is changed by using the characteristic analysis, and then checking whether secure maximum power or not.

• 한국철도학회논문집
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• 제20권5호
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• pp.588-594
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• 2017

영구자석 저감형 동기전동기는 기존의 고속철도 추진용 유도기보다 높은 효율과 출력밀도를 보이고, 일반적인 영구자석 동기전동기에 비해 자석 사용량을 줄여 가격을 낮출 수 있다. 또한 5상 구동 시스템을 사용할 경우 3상 시스템에 비해 낮은 토크리플과 높은 출력밀도를 가지게 된다. 이러한 특성으로 인해 5상 영구자석 저감형 동기전동기는 고속철도 추진용 전동기로 적합한 특성을 가진다. 본 연구에서는 집중상수모델과 유전알고리즘을 이용하여 3상 및 5상 영구자석 저감형 동기전동기 3kw 축소모델을 최적설계하고 이들의 특성을 비교하였다. 또한 유한요소해석을 이용하여 최종 보정설계를 진행한 3상 및 5상 전동기를 제작하고 실험을 통해 해석값을 검증하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.106-114
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• 2014

The interior permanent-magnet synchronous motor (IPMSM) is often used for the traction motor of hybrid electric vehicles (HEVs) and electric vehicles (EVs) due to its high power density and wide speed range. This paper introduces the 120kW class IPMSM for traction motors in military trucks. This system, as a SHEV (series hybrid electric vehicle), requires a traction motor that can generate high torque. This study introduces a way to reduce costs by proposing a design approach that creates reluctance torque that can be maximized by varying the dq-axis inductance. If a model designed by a design approach meets the desired torque, the magnetic torque can be reduced by an amount equal to the increase in reluctance torque and consequently the amount of permanent magnets can be reduced. A reduction gear and high speed operation of motors are necessary for the miniaturization of the motor. Thus, a fairly large centrifugal force is generated due to the high speed rotation. This force causes mechanical interference between the rotor and the stator, and a design approach for adding an iron bridge is explained to solve the interference. In this study, the initial model and the improved model that reduces cost and improves mechanical durability are compared by FEA, and the models are produced. Finally, the FEM results were verified experimentally.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권3호
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• pp.1020-1026
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• 2019

본 논문에서는 단상 영구자석 동기 전동기의 고속 센서리스 운전을 위한 회전자 자극 검출 알고리즘을 제안한다. 일반적으로 단상 영구자석 동기 전동기의 센서리스 운전은 오픈 루프 기동 후 특정 속도 영역에서 센서리스 운전으로 전환된다. 이와 같은 오픈 루프 기동 과정에서 단상 영구자석 동기 전동기의 일정한 회전 방향을 유지하기 위한 회전자 자극의 검출이 필수적이다. 본 논문에서는 자기적 비대칭을 갖는 단상 영구자석 동기 전동기의 특성을 고려하여 전류 제어기 기반의 옵셋 전류 및 고주파 전압 신호를 활용한 회전자 자극 검출 기법을 제안한다. 제안한 알고리즘은 다수의 실험을 통하여 회전자 자극 검출의 유효성과 유용성을 확인하였다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권5호
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• pp.74-82
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• 2004

본 논문은 엘리베이터용 표면부착형 영구자석형 동기전동기의 속도제어를 기술하였다. 엘리베이터 전동기는 컴팩트하고 슬립형이 되어야 한다. 제안된 기법은 속도 및 토크제어를 위해 벡터제어 알고리즘을 사용하였으며, 속도제어기와 전류제어기에 windup 현상을 방지하기 위해 Anti-windup 기법을 적용하였다. 이 시스템은 컴팩트하고 저렴하게 설계하기 위하여 고속 32비트 DSP(TMS320C31-50), 고직접 논리소자 FPGA(EPF10K10TI144-3)로 수행되었다. 제안된 기법은 기계실 없는 엘리베이터용 3상 13.3[kW] 표면부착형 동기전동기로 시뮬레이션 및 실험을 통하여 결과를 확인하였다.

• 전기학회논문지
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• 제61권11호
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• pp.1595-1600
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• 2012

This paper shows an improvement of the WRSM (Wound Rotor Synchronous Motor) by satisfying the voltage limit condition at high speed. After that, it compares the performance of the improved WRSM to that of the IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor). The comparison has been made under the condition where the dimension of the motor is identical to that of the IPMSM, having the rotor switched to a wounded rotor form. Moreover, this paper compares the Basic Model of the two motor, and estimates the parameters of the WRSM, thereby proposing the method to improve high speed performance. Furthermore, this paper presents the feasibility of switching the conventional motor into rare-earth-free motors for traction purpose.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 추계학술대회 논문집
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• pp.162-168
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• 2008

To predict efficiency of Interior Permanent Magnet Synchronous Motors(IPMSM) and to cope with the demagnetization risk of permanent magnets used in the IPMSM, accurate iron analysis of the IPMSM is very important at the motor design stage. In the analysis, we developed a new iron loss model of electrical machines for high-speed operation. The calculated iron loss was compared with the experimental data. It was clarified that the proposed method can estimate iron loss effectively at high-speed operation.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2001년도 추계학술대회논문집 I
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• pp.482-487
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• 2001

This paper introduces a Lorentz force type four-pole self-bearing motor, where the new pole arrangement of a stator is intended to function both as a synchronous PM motor and as a magnetic bearing. The Lorentz force type has some good points such as linearity of control force, freedom from flux saturation, and high efficiency unlike conventional self-bearing motors. Mathematical expressions of torque and radial force are derived to show that they can be separately controlled regardless of rotational speed and time. To verify the proposed theory, a prototype is made, where a ring-shape outer is actively controlled in two radial directions while the other motions are passively stable supposing the radial stability. Through some experiments, it is shown that the proposed scheme can provide high capability and feasibility for a small high-speed self-bearing motor.