• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.557-564
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• 2019

매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)의 회전자 자석의 크기 및 위치와 고정자 슬롯의 크기는 출력 토크 및 토크 리플률 특성에 영향을 준다. 본 논문은 반응표면분석법(RSM : Response Surface Methodology, 이하 RSM)을 이용한 IPMSM의 토크와 토크 리플률(ripplerate) 향상을 위한 최적설계 방법에 대해 다룬다. 토크 출력과 토크 리플률에 영향을 주는 설계변수에 대하여 Plackett-Burmann(PB, 이하 PB)의 민감도 분석을 통해 토크 출력 및 토크 리플 두 가지 목적함수에 영향이 큰 설계변수를 도출하였다. 도출된 목적함수로부터 2차 설계변수를 선정하였으며 중심합성계획법(CCD : Central Composite Design, 이하 CCD)에 따른 실험계획표 정의 및 해석결과를 통해 RSM의 2차 회귀모형 함수를 추정하였다. 2차 회귀모형함수는 분산분석표(ANOVA table)를 활용한 검증 기준을 통해 신뢰성을 가짐을 확인하였다. 실험계획표에 따른 해석은 유한요소법(FEM : Finite Element Method, 이하 FEM) 해석 소프트웨어인 JMAG을 통하여 실험 결과를 확인하였다. 최적화된 최종 설계변수를 적용한 IPMSM의 최적설계 결과는 토크와 토크 리플률을 모두 고려할 경우, 토크 출력은 11.5 % 증가하였으며 토크 리플률은 9.1 % 감소하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권10호
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• pp.581-588
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• 2020

본 논문은 전기기계식제동장치(EMB : Electro Mechanical Brake, 이하 EMB)의 제동패드 마모발생에 따른 소프트웨어 기반의 마모보상방법의 적용 및 성능평가를 다루었다. EMB의 구동을 위해 사용된 모터는 3상 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM : Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, 이하 IPMSM)가 사용되었다. EMB의 압부력(clamping force) 제어를 위해 위치제어기, 속도제어기 및 전류제어기가 적용되었으며, IPMSM의 출력 압부력 예측을 위해 모터의 거리별 압부력 실험을 통하여 힘 추정기(force estimator)를 1차 모델식으로 단순화 하였다. 제동패드에서 마모가 발생함에 따라 IPMSM에서 출력되는 토크전류의 크기가 감소하는 특성을 이용하여 기준 토크전류와의 비교를 통해 힘 추정기를 업데이트하는 방법으로 마모보상이 가능함을 보였다. 제동패드의 마모 후 최대 압부력 도달시간이 0.1초 이내로 증가하였으나, 마모패드 장착시에도 제동압부력은 마모 전 제동패드와 동일한 최대 기준 압부력을 만족하였으며, 최대압부력 도달시간의 경우 0.5초(기준값) 이내임을 실험으로 검증하였다. 소프트웨어 기반의 EMB 제동패드의 마모보상 방법은 철도차량의 출발 전 제동장치 점검시 테스트모드의 진입을 통하여 수행이 가능하다.