Multi-Objective Optimization of High Efficiency Dual Stator SPMSM Considering Shaft Voltage

초록

전기 추진 어플리케이션은 높은 전력 밀도와 고효율성 그리고 기계적 신뢰성을 동시에 요구한다. 이중 고정자 표면 부착형 영 구자석 동기 모터는 이러한 요구 조건을 만족하는 우수한 성능을 제공하나 인버터 구동 환경에서 발생하는 축전압으로 인해 베 어링 고장이 유발될 수 있다. 축전압은 인버터의 공통 모드 전압과 모터 내부의 기생 정전용량에 의해 형성된다. 기존 연구들은 제어 기법을 통해 축전압을 저감하거나 기생 정전용량을 분석하는 데 집중하였으며 모터의 성능을 동시에 고려한 설계 연구는 진행되지 않았다. 따라서 본 논문에서는 이중 고정자 표면 부착형 영구자석 동기 모터를 대상으로 축전압 저감과 구동 효율 향 상을 동시에 달성하는 다목적 최적 설계를 제안한다. 목표 동작점에서의 효율 산정 기법과 축전압 도출 기법을 연계하여 모터 특 성을 분석하였다. 이를 바탕으로 다목적 최적화 알고리즘을 적용하여 기존 모델 대비 효율을 개선하고 축전압을 저감한 최적 모 델을 도출하였다. 본 연구는 이중 고정자 모터의 전자기적 성능과 기계적 신뢰성을 동시에 확보하기 위한 설계 기반을 제공한다.

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