본 연구는 1kw급 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)의 회전자의 최적 형상 설계를 위하여 여러 가지 타입의 형상을 실험 및 시뮬레이션을 통해 공극자속밀도, 쇄교자속, 역기전력, 코깅토크, 정격점에서의 최대토크, 최대토크 전류 위상각의 특성을 비교하여 구동성능을 검토하였다. 본 연구를 통하여 비교한 모델은 1kw급 매입형 영구자석 동기전동기의 기초 특성 데이터로 유용하게 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
선박용 형광등기구는 설치되는 위치에 따라 매입형, 노출형, 램프 수에 따라 2등용과 3등용, 글로브형태에 따라 투명, 반투명으로 분류된다. 본 논문에서는 기존 형광등기구를 LED 조명기구로 대체하기 위한 기초 실험으로 선박내 일반조명으로 가장 많이 사용되는 매입형 형광등기구의 소비전력, 총광속, 색 온도 및 빔각 등 전기 광학적 특성을 분석하였다.
본 논문에서는 수치 해석적인 방법으로 도출된 전동기 특성값을 이용하여, 다양한 속도 영역에서 매입형 영구 자석 기기의 최대 토크값과 최대 출력값을 도출하는 방법을 제시하였다. 실제 해석 결과를 통해 다층 회전자 구조를 지닌 매입형 영구자석 전동기(multi-layer buried magnet synchronous motor)의 넓은 영역에서의 정출력 구간을 확인할 수 있었으며 아울러, 실험값과의 비교를 통해 그 타당성을 검증하였다.
매입형 영구자석 동기전동기의 경우 고효율, 고출력 그리고 넓은 속도 범위와 같은 많은 장점에도 불구하고 상대적으로 큰 코깅토크와 토크 리플로 인하여 정밀한 위치 제어용 전동기로 사용하는데 있어 한계가 있다. 이는 flux barrier와 치 사이의 불연속적인 자기저항의 변화가 주요한 원인 중의 하나로 이를 최소화 할 수 있는 형상 설계가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 초기 설계된 매입형 영구자석 동기 전동기의 특성을 향상시키기 위한 형상 설계를 제시하고 실험 결과를 통하여 제안된 설계 방법의 유용성을 증명하고자 한다.
본 논문에서는 Radial flux density($B_r$)를 고려하여 매입형 영구자석 동기 전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)에서 진동, 소음 발생의 원인이 되는 코깅토크를 최적화하는 방법을 제시한다. Maxwell Stress Method에 의하면 토크는 $B_r$에 비례한다. 따라서 $B_r$과 토크의 상관관계를 이용하여 코깅토크를 저감시켰다. 코깅토크가 가장 큰 회전자의 위치에서 회전자 표면의 $B_r$을 확인한 후 에 노치(Notch)를 적용할 위치를 선정하였다. 그리고 제안한 방법이 매입형 영구자석 동기 전동기 모델에서 효과적으로 코깅토크를 저감시키는 것을 유한요소법을 통해 검증하였다.
본 논문에서는 유도 전동기와 매입형 영구자석 동기 전동기(IPMSM)의 센서리스 운전 성능의 비교 및 분석에 대해 기술하였다. 유도 전동기는 자속을 추정하여 회전자 위치를 얻는 두 가지 방식의 알고리즘을 기술하였고, 매입형 영구자석 동기 전동기는 역기전력을 추정하여 회전자 위치를 얻는 방식을 기술하였다.
모래지반의 상대밀도, 말뚝의 시공방법, 일정근입깊이에 따른 소요향타 에너지 그리고 지하수 조건에 따라 말뚝의 지지력과 하중전이를 연구하기 위하여 강관말뚝을 이용한 모형실험을 수행하였다. 매입말뚝은 말뚝을 미리 설치한후에 지반성형을 실시하였고, 타입말뚝은 매입말뚝과 같은 깊이까지 항타높이를 5, 10, 15cm로 달리하여 말뚝을 관입하였다. 그 뒤 정적하중을 단계적으로 가하여 하중-침하 곡선에 의한 모형 말뚝의 지지력과ㅏ 말뚝내의 등간격으로 설치된 변형 게이지를 이용하여 타입말뚝 의 하중전이에 대해 살펴보았다. 타입말뚝의 하중전이시험에서는 항타 전과 항타 후 말뚝내 하중전의 소효항타 에너지에 따른 변화를 관찰하였다. 매입말뚝의 시험결과는 현재 가장 많이 사용하고 있는 대표적인 정적 지지력 공식들에 의하여 계산되어진 값들과 비교 분석하였다. 그 결과 상대밀도가 작은 느슨한모래지반에서는 Vesic 공식이 그리고 상대밀도가 큰 조밀한 모래지반에서는 Hanbu 공식이 가장 근접한 평가를 나타내었다. 하중전이시험에 의한 항타시 잔류응력은 모든 경우에서 지표면과 선단부위에서 아주 큰 잔류응력이 나타났고. 말뚝의 선단 지지력비는 상대밀도에 비례하게 증가하였다.
본 논문은 부하상태에 따른 매입형 영구자석 전동기에서의 역기전력 파형을 제시하였다. 유한요소해석에 기초한 고정투자율법을 사용하여 무부하 상태뿐만 아니라 부하상태에 따른 역기전력 파형을 해석하였고, 매입형 영구자석 전동기의 설계변수가 역기전력 파형의 고조파 성분에 미치는 영향을 조사하였다.
본 연구는 B/M, E/P, C/P, S/P 등이 높은 주식(가치주)을 매입하는 전락, 즉 역행투자전략 또는 가치전략의 투자성과가 B/M, E/P, C/P, S/P 등이 낮은 주식(성장주)을 매입하는 전략, 즉 성장전략의 투자성과보다 높게 나타나는지를 확인하고 그 원인을 살펴보았다. 실증분석결과에 의하면 가치주에 투자하는 역행투자전략의 투자성과는 지속적으로 크게 나타나며, 통계적으로도 유의한 것으로 나타났다. 한편, 가치주의 위험도는 성장주에 비해 상대적으로 높게 나타나고 있으나, 그 위험차이에 의해 높은 수익률차이를 설명할 수 없는 것으로 보인다. 결론적으로 가치주를 매입하는 전략, 즉 역행투자전략에 의해서 높은 투자성과를 얻을 수 있으며, 이는 위험보다는 투자자들의 비합리적인 부분최적화 행동(suboptimal behavior)에 기인한 것으로 판단된다.
본 논문은 확장형 회전자 자속 모델 기반의 칼만 필터를 이용한 매입형 영구자석 동기 전동기 센서리스 제어에 관한 연구이다. 또한 센서리스 구동의 성능을 향상시키기 위하여 간단한 제정수 추정 방법을 제안하였다. 매입형 영구자석 동기전동기 구동 시스템은 비선형성과 제정수 변동 이라는 문제점을 가지고 있다. 이러한 주요 문제점을 극복하기 위하여, 우선 칼만 필터를 이용한 확정형 회전자 자속 추정을 통해 다양한 노이즈를 포함한 비선형 시스템에서의 높은 성능적 안정성을 가질 수 있다. 제정수 추정 기법 또한 제정수의 변동을 감소시키기 위하여 제안하였다. 본 논문에서 제안한 센서리스 제어방법과 제정수 추정 방법의 타당성을 확인하기 위하여 모의실험과 실제실험 세트를 구성하여 실제값과 실험값을 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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