• 제목/요약/키워드: permanent magnet machine

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공기 포일 베어링을 사용하는 300마력급 터보송풍기 개발 (Development of a 300 HP Class Turbo Blower with Air Foil Bearings)

  • 김경수;이기호;박기철;이시우;김승우
    • 유체기계공업학회:학술대회논문집
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    • 유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집
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    • pp.331-334
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    • 2006
  • Air foil bearings have been attempted for application to industrial turbo machines, since they have several advantages over oil bearings in terms of endurance, simplicity, environment-friendliness, efficiency, sound and vibration, and small turbo machines with air foil bearings are in the market as the result. Recently, researches on widening the application spectrum of air foil bearings are in progress worldwide. In this paper, a 300 HP class turbo blower using air foil bearings is introduced. The turbo blower has a high speed PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor) driving a compressor, and air flow rate is designed to be $180\;m^3/min$ at pressure ratio of 1.6. The maximum rotational speed is set to 17,000 RPM to maximize the total efficiency with the result that the weight of rotor assembly is 26kg, which is expected to be the largest turbo machine with air foil bearings ever developed in the world.

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양측식 영구자석 가동형 슬롯리스 직선 동기전동기의 전자기 특성 및 동특성 해석에 의한 설계정수 도출 (Extraction of Design Parameters through Electromagnetic and Dynamic Analysis of Slotless Double-side PMLSM system)

  • 장원범;이성호;장석명;유대준
    • 전기학회논문지
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    • 제56권12호
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    • pp.2135-2144
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    • 2007
  • This paper presents system design of the slotless double-side Permanent Magnet Linear Synchronous Machine system (PMLSM) through magnetic field analysis and dynamic modeling. In our analysis, 2-D analytical treatments based on the magnetic vector potential were adopted to predict magnetic field with space harmonics by PM mover magnetization and stator winding current. From these, the design parameters such as inductance, Back-emf, and thrust are estimated. And, the electrical dynamic modeling including synchronous speed is completed by calculation of a DC link voltage in effort to obtain the accurate mechanical power from Space Vector Pulse Width Modulation(SVPWM). Therefore, the system design of PMLSM is performed from estimation of design parameters according to PM size and coil turns in magnetic field and from calculation of a DC link voltage to satisfy base speed and base thrust represented as the maximum output power in dynamic modeling. The estimated values from the analysis are verified by the finite element method and experimental results.

매입형 영구자석 동기전동기의 약계자 제어를 위한 최대전압 선정에 관한 연구 (Study of the Method of Calculating Maximum Voltage for Flux-Weakening Operation of Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)

  • 김장목;김수열;류호선;안용호;윤기갑;임익헌;전향식
    • 한국안전학회지
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    • 제15권2호
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    • pp.63-69
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    • 2000
  • The constraint conditions are the stator voltage and the stator current to operate the motor in the flux weakening region. The maximum current is limited by the inverter current rating and the machine thermal rating. Given DC link voltage to control the motor in the flux weakening the maximum voltage is determined by considering PWM strategy, dead time, voltage drop of the inverter switching device, and the margin of the voltage for current forcing. In this paper, the new method to determine the available maximum voltage is derived by the quantitative method and by considering the factors of the voltage drop. The proposed method to determine the maximum voltage is very useful to improve the stability of the motor system and to enlarge the speed operation region in the flux weakening operation. Therefore the utility of the maximum voltage is increased.

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EMB용 전동발전기 선정을 위한 슬롯형과 슬롯리스 Ring-wound형 영구자석 브러시리스 기기의 특성 비교 (Comparison of Slotted and Slotless Ring-wound PM Brushless Machines for Electro-Mechanical Battery)

  • 장석명;정상섭;류동완;최상규
    • 대한전기학회논문지:전기기기및에너지변환시스템부문B
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    • 제50권3호
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    • pp.107-114
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    • 2001
  • Electro-mechanical battery (EMB) consists of a high-speed fly wheel with an integral motor/ generator suspended on magnetic bearings and in an evacuated housing. Permanent magnet (PM) machines as the EMB motor/ generator are a popular choice, since there are no excitation losses which means substantial increase in the efficiency. In this paper we present the comparison of conventional slotted and slotless ring-wound types, aimed at EMB and other high-speed drives. We firstly discuss the topology of each machine for this particular application. these machines are primarily designed as 1kW two-pole PM generator with the rated speed of 40000 rpm. the motoring torque of 0.51 Nm has to be enough to accelerate the flywheel to the rated speed. We then present the comparison of the open-circuit field, the armature reaction field and winding inductance. next we analyze the induced voltage and the developed torque per unit stack length and unit weight of different machines. Finally, we estimate and compare the losses and the efficiency at motoring and generating modes.

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스위칭 주파수 신호 주입 IPMSM 센서리스 제어를 위한 회전 행렬 기반의 새로운 위치 오차 추정 기법 (A Novel Rotor Position Error Calculation Method using a Rotation Matrix for a Switching Frequency Signal Injected Sensorless Control in IPMSM)

  • 김상일;김래영
    • 전력전자학회논문지
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    • 제20권5호
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    • pp.402-409
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    • 2015
  • This paper proposes a novel rotor position error calculation method for high-frequency signal-injected sensorless control. The rotor position error using the conventional modulation method can be only measured up to ${\pm}45^{\circ}$. In addition, when the rotor position estimation error is not sufficiently small, the small angle approximation in no longer valid. To overcome these problems, this study introduces a new rotor position error calculation method using the rotating matrix. In this study, the position error measurement range of the proposed method is extended from ${\pm}45^{\circ}$ to ${\pm}90^{\circ}$. The linearity between the real rotor position error and the estimated error is maintained by nearly $90^{\circ}$. These features of the proposed method improve the performance of the sensorless control. The validity of the proposed method is verified by simulations and experiments.

Cogging Force Verification of the Back-yoke Length of a Moving-coil-type Slotless Linear Synchronous Motor

  • Kim, Yong-Jae;Jung, Sang-Yong
    • Journal of Magnetics
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    • 제14권1호
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    • pp.47-51
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    • 2009
  • The coreless linear synchronous motor (coreless LSM) has been widely used as a driving source of semiconductor production processes for machine speeding up, positioning accuracy and simple maintenance. However, this coreless LSM suffers the disadvantage of decreased thrust force created by the leakage of magnetic flux. With the goal of increasing the generated thrust force and decreasing the cogging force, the slot of the core part was removed and a moving-coil-type slotless LSM (moving-coil-type slotless LSM) is proposed in this paper. Although this moving-coil-type slotless LSM with a back-yoke at the primary side demonstrated an increase in the generated thrust force, it remained capable of generating the cogging force when the primary side was moved due to the position between the permanent magnet and the back-yoke. Therefore, we attempted to decrease the cogging force of the moving-coil-type slotless LSM. We found that the back-yoke length at the primary side needs to be made $0.5{\tau}$ longer than the integral multiple of the magnetic pole pitch in order to decrease the cogging force created by the moving-coil-type slotless LSM.

영구자석형 동기기에 의한 가변속 풍력발전 시스템의 PSCAD/EMTDC 시뮬레이션 모델 개발 (PSCAD/EMTDC Simulation Model of Variable Speed Wind Power Generation System Using Permanent Magnet Synchronous Machine)

  • 김정재;송승호
    • 전력전자학회논문지
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    • 제10권6호
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    • pp.610-617
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    • 2005
  • 가변속 풍력발전 시스템의 시뮬레이션 모델을 PSCAD/EMTDC 기반으로 개발하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 바람 모델, 회전자 다이나믹스, 동기 발전기, 전력 변환기, 변압기, 배전 선로, 무한 모선 등으로 구성되어 있다. 특히 블레이드의 공기역학적 특성과 전력 변환기의 제어 전략도 포함되어 실질적인 풍력발전기의 동작 특성을 시뮬레이션 할 수 있다. 개발된 시뮬레이션 모델을 이용하여 입력 풍속의 변동, 발전기 주변 부하의 변동, 계통측 전원 전압의 불평형 등의 다양한 조건에서 풍력발전기의 과도 상태 거동 특성을 확인하였다. 본 연구 결과는 앞으로 가변속 풍력발전기와 전력계통의 연계 운전시 신뢰성을 높이고 전력 시스템을 보호하기 위한 기초자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

고추력과 속도특성의 향상을 위한 양측식 슬롯리스 영구자석 직선형 동기전동기의 정수 결정 (Determination of parameters of double-sided slotless PMLSM for improvement of thrust and speed performance)

  • 장석명;최지환;박지훈;이운호;유대준;성태현
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2009년도 춘계학술대회 논문집 에너지변화시스템부문
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    • pp.41-43
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    • 2009
  • This paper deals with determination of parameters of permanent magnet linear synchronous machine(PMLSM) for high thrust and improvement of speed performance. To satisfy these characteristics, PMLSM with double-sided PM mover and slotless ring-winding stator is presented. And using multilaver method, this paper analyzes the electromagnetic field phenomena and estimates parameters such as back-EMF and thrust constant. These parameters are used to derive DC link voltage of voltage source inverter with space vector pulse width modulation(SVPWM) using a digital signal processor and encoder pulse signal. The DC link voltage is one of the most important factor for accurate design. It enables to determinate dynamic operating range of system. Hence, performance evaluation is performed through dynamic modeling. Finally, in this paper, dynamic characteristics according to DC link voltage are presented as experiment result.

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이동형 전원장치용 3[kW] PMA-RSG의 최적 설계에 대한 연구 (A Study on 3[kW] PMA-RSG Optimal Design for Mobile Power Supply)

  • 백제훈;;김남훈
    • 조명전기설비학회논문지
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    • 제23권6호
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    • pp.109-117
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    • 2009
  • 본 논문에서는 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기(PMA-RSG : Permanent magnet assisted-synchronous reluctance motor)에 대한 등가 자기 회로를 사용한 해석모델에 대해서 제시하고, 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 외형과 고정자 권선 그리고 특성을 결정하기 위해서 영구자석형 릴럭턴스 통기 발전기의 집중변수 모델(LPM : Lumped parameter model)을 제안한다. 집중변수 모델을 통하여 제안된 기기의 회전자 브리지에서 발생되는 자기 포화 현상에 대해서 예측하고, 기기의 성능에 대해서 효과적으로 검토한다. 집중변수 모델은 유한 요소법(FEM : Finite element method)에 비하여 정확하지는 않지만 영구자석형 릴럭턴스 동기 발전기의 자기적인 특성을 분석하는데 있어서 많은 시간이 걸리지 않으며, 초기 회전기기의 시제품 제작과 최적 설계에 있어서도 많은 장점을 가지고 있다. 집중변수 모델과 유한요소법을 통하여 영구자석형 릴럭턴스 동기발전기폭 초기 설계하고, 실제작을 고려하여 기기를 최적화하여 유한 요소법을 이용하여 설계 검증을 한다. 집중변수 모델의 선형 비선형 모델을 위해서 Matlab을 이용하였다. 제안된 영구자석형 릴럭턴스 통기발전기의 정당성을 검증하기 위해서 실제 역기전력 파형을 측정하였다.

전기자 분산배치 PMLSM의 단부 코깅력 저감을 위한 전기자 스큐각의 영향 분석 (The Analysis of Skewed Armature Effect for Reduction of End Edge Cogging Force of Stationary Discontinuous Armature PMLSM)

  • 김용재;김재홍
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제9권2호
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    • pp.243-248
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    • 2014
  • 영구자석 선형 동기 전동기는 회전기기에 비해 구조적으로 간단하여 보수 점검이 용이하고 정밀, 고속, 고추력화 등의 많은 장점을 가지고 있다. 하지만 반송경로 전장에 전기자를 설치해야 하는 구조적 특성으로 인해 반송경로가 길어지면 길어질수록 초기 설치비용이 상승하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 전기자를 분산시켜 배치하는 방식을 제시하였으나 전기자를 분산시켜 배치할 경우 전기자 양 끝단에는 구조상 반드시 단부가 존재하게 되며 이러한 단부는 추력 맥동을 야기하는 코깅력을 크게 발생시켜 기기의 소음과 진동 및 기기의 성능 저하의 원인이 된다. 따라서 본 연구에서는 기기의 운전특성을 향상시키기 위해 전기자의 스큐에 따른 단부특성을 3D FEM 수치해석을 이용하여 파악하고 단부 코깅력을 가장 저감시키는 전기자 스큐를 제안하고자 한다.