• 전력전자학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.72-75
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• 2018

An initial rotor position estimation method is proposed in this study for an interior permanent-magnet synchronous motor without a resolver or an absolute encoder. This method uses least squares approximation to estimate the initial rotor position. The magnetic polarity is identified by injection of short pulses. The proposed estimation process is robust because it does not require complex signal processing that depends on the performance of a digital filter. In addition, it can be applied to various servo systems because it does not require additional hardware. Experimental results validate the effectiveness of the proposed method using a standard industrial servomotor with interior-permanent magnets.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권4호
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• pp.370-375
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• 2012

본 연구에서는 철도차량용 추진시스템에 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)를 적용하기 위하여 110kW급 고출력밀도 IPMSM을 집중권/분포권 모델로 각각 설계하였다. 집중권 모델은 6극 9슬롯 구조이고, 분포권 모델은 6극 36슬롯 구조이다. 일반적으로 IPMSM의 영구자석에서의 와전류 손실은 슬롯 고조파에 의해 발생된다. IPMSM의 고속 회전 시 와전류 손실에 의한 영구자석의 열적 감자현상은 특히 집중권 IPMSM에서 주요 문제가 된다. 영구자석에서의 와전류 손실을 줄이는 설계는 고속 운전을 필요로 하는 철도차량 추진시스템용 IPMSM 설계에 있어서 중요하다. 그러므로 본 논문에서는 영구자석에서의 와전류 손실을 줄이기 위하여 영구자석을 분할하는 방법을 제안한다. 저자는 영구자석의 분할 개수를 변화시면서 IPMSM 집중권 모델의 영구자석에서 발생되는 와전류 손실의 변화 특성을 분석한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 정기총회 및 추계학술대회 논문집
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• pp.1832-1837
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• 2011

This paper presents the optimal permanent magnet shape on the rotor of an interior permanent magnet motor to reduce the core losses and improve the performance. As permanent magnet has conductivity inherently, it causes huge amount of eddy current losses by the slot harmonics with concentrated winding. This loss is roughly 100 times larger than that of distributed winding in high speed operation and it cannot be ignored, especially on traction motors. Each eddy current loss on permanent magnet has been investigated in detail by using FEM(Finite Element Method) instead of EMCNM(Equivalent Magnetic Circuit Network Method) in order to consider saturation and non-linear magnetic property. Simulation-based DOE(Design Of Experiment) is also applied to avoid large number of analyses according to each design parameter and consider expected interactions among parameters. Consequently, the optimal design to reduce the core loss on the permanent magnet while maintaining or improving motor performance is proposed by an optimization algorithm using regression equation derived and lastly, the core loss reduction on the proposed shape of the permanent magnet is verified by FEM.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제3권1호
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• pp.88-93
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• 2008

The electromagnetic parameters of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) such as the open load permanent magnet flux, d axis reactance $X_d$, and q axis reactance $X_q$, are most essential to the performance analysis and optimization design of the motor. Based on the numerical analysis of the 3D electromagnetic field, the three electromagnetic parameters of permanent magnet synchronous motors with U form interior rotor structures are calculated by FEA. The rules of the leakage coefficient and reactance parameters changing with the air gap length, permanent magnet magnetism length, and isolation magnetic bridge dimensions in the rotor are given. The calculated values agree well with the measured values. The FEA results are integrated with the self compiled electromagnetic design program to optimize the prototype motor. The tested performances of the prototype motor prove that the method is suitable for the optimization of motor structure.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2004년도 추계학술대회 논문집 전기기기 및 에너지변환시스템부문
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• pp.67-69
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• 2004

This paper describes an approach to design a interior permanent magnet motor(IPM motor) for the reduction of cogging torque. The magnitude of the torque ripple and cogging torque in a interior permanent magnet motor(IPM motor) are generally dependent on several major factors: the shape of stator tooth tip, slot opening width, air gap length, the shape of barrier preventing flux leakage of magnets, magnet configuration and magnetization distribution or magnet poles. In this paper, the IPM BLDC motor is designed considering a saturated leakag flux between the barriers on the rotor for increasing the efficiency and decreasing the magnitude of the cogging torque. Analytical model is developed for the IPM BLDC motor with a concentrated winding stator. The results verifies that the proposed design approach is very efficient and effective in reducing the cogging torque and the torque ripple of the IPM BLDC motor to be used in an electric vehicle.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.99-103
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• 2013

본 논문에서는 철도차량 추진용 매입형 영구자석 동기전동기(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)의 운전 중 열 발생 특성 분석을 위한 열해석 기법 연구를 수행하였다. IPMSM의 구동 중에 권선, 코어, 영구자석에서 발생되는 과도한 열은 IPMSM의 장시간 연속운전을 어렵게 만들기 때문에, IPMSM에서 발생된 열의 효율적인 냉각이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 IPMSM의 냉각장치 적용을 위한 선행 연구로써 IPMSM 의 열 발생 특성 분석을 위하여 IPMSM의 각 구성품에 대한 열전달 계수를 도출하고, 열 등가회로를 구성하여 열해석을 수행하는 열해석 기법 연구를 수행하였다. 또한 IPMSM 실 모델의 열 실험 데이터와의 비교를 통한 열해석 기법의 유효성 검증을 수행하였다.

• 전기학회논문지
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• 제67권3호
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• pp.365-373
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• 2018

In this paper, inter-turn fault diagnosis of the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is performed in offline state by linking the finite element analysis (FEA) tool and control simulation tool. In order to diagnose the inter-turn fault, it is important to select the current value to determine the fault. First, the basic principles for inter-turn fault diagnosis of IPMSM are explained and co-analysis model for fault diagnosis is constructed. Further, in order to select the appropriate high frequency voltage, the change of the current value to be judged as failure was analyzed at various voltage and frequency conditions, and the change of the current value according to the number of the failed windings was analyzed. Finally, the current value to be judged as failure is selected.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제8권12호
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• pp.1865-1874
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• 2013

본 논문은 IPMSM(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)의 센서리스 운전을 위해 엔센티드 칼만필터를 기반으로 하는 속도와 위치 추정기의 설계방법을 제안한다. 제안된 방법은 회전축에 동기하여 설계된 관측기에 비해, 간단한 전류계측이 가능하고 관측기의 비선형 항이 포함되도록 상태 추정기를 설계하였다. 제어기는 비선형 백스텝핑 제어기법으로 구성하고, 추정된 속도와 위치정보로 속도와 전류제어를 수행하였다. 설계된 추정기의 성능은 시뮬레이션을 통해 dq축에 동기하여 설계된 추정기의 성능과 비교 검증하였다.

• 전기학회논문지
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• 제62권10호
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• pp.1403-1407
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• 2013

This paper presents the method to calculate the motor parameters considering skew in EPS Interior Permanent Magnet Synchronous Motor (IPMSM). The skew is applied to stator or rotor by general technology used for design of reducing noise and vibration in motor. The characteristics analysis of motor including the skew is mostly used by 3D Finite Element Analysis (FEA), though, this analysis is a very time-consuming to perform. Besides, The reliability lacks due to the considerable change of motor characteristics according to the number of elements in 3D FEA. However, analysis time and effort can be saved by characteristic analysis considering skew using 2D FEA. Therefore, in this paper, a quick and accurate method for the calculations of motor parameters considering skew is suggested. The proposed method is verified by the comparison of calculated and experimental results.

• 전력전자학회논문지
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• 제2권3호
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• pp.44-50
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• 1997

본 논문은 영구자석 매입형 브러시리스 직류 전동기를 회전자 위치 센서 없이 구동하는 센서리스 드라이브의 개발에 관한 연구이다. 영구자석 매입형 전동기는 회전자의 위치에 따라 각 상의 인덕턴스가 크게 변화한다. 회전자의 위치를 간접적으로 검출하기 위해 인덕턴스 변화에 따른 단자전압 파형의 특성을 분석하고 이에 적합한 회전자 위치 간접검출 방법을 제시하였다. 또한 87c196mc 원 칩 마이크로프로세서를 이용하여 실용적이고 경제성 있는 센서리스 드라이브를 제작하여 에어콘 콤프레서의 구동에 적용하였다. 제시된 실험 결과는 본 연구에서 제안한 간접검출 방법의 타당성과 개발된 드라이브의 유용성을 보여준다.