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3차원 유한요소법을 이용한 축방향 자속형 브러시리스 DC 전동기 최적 설계
Optimal Design of Axial Type Brushless DC Motor Using 3-D FEM

홍선기    (호서대학교 전기정보통신공학부  );
  • 초록

    본 연구에서는 희토류 자석편을 이용한 이중 회전자를 갖는 축방향 자속형 브러시리스 DC 전동기를 설계한다. 이러한 종류의 전동기는 반경방향 자속형에 비해 축방향 길이가 짧고 조립이 용이한 장점이 있다. 충분한 토크를 얻기 위해서 NdFeB 자석이 이용되며 생산 비용을 고려하여 자석은 세그먼트로 만들어 진다. 이 전동기를 설계하기 위해 자기 등가회로 모델이 이용되었고, 정확한 파라미터를 얻기 위해 3차원 유한요소법을 이용하여 공극 자속밀도를 구하였다. 최적화된 설계 변수들은 유전 알고리즘을 이용하여 구하였다. 시뮬레이션결과로부터 자석에 따른 설계의 지침과 타당성을 확인하였다.


    In this paper, an axial type brushless DC motor which has double rotors using rare-earth magnet pieces is designed. This kind of motor has shorter axial length and is easier to assemble than the radial type motors. To get enough torque, NdFeB magnet is used and for the cost of production, the magnets are segmented to rectangle or disk shape. To design this motor, a equivalent circuit is adopted and the air-gap density is calculated using 3D finite element method to get exact parameters. The design variables are optimized with genetic algorithm. From the results of the simulations, the reference of the axial type BLDC motors can be obtained.


  • 주제어

    Optimal design .   Axial BLDC motor .   Genetic Algorithm .   3D FEM.  

  • 참고문헌 (5)

    1. T. Kenjo, S. Nagamori, Permanent Magnet and Brushless DC motors, Sogo Electronics Publishing Company. 1986 
    2. R. Hendershot Jr., THE Miller, Design of Brushless Permanent Magnet Motors, Magnetic Physics Publishing and Clarendon Press, 1994 
    3. Li. Touzhu and G. Slemon, 'Reduction of Cogging Torque in Permanent Magnet Motors,' IEEE Trans. on Magn, Vol. 24, No. 6, pp. 2901-2903, 1988 
    4. D.E. Goldberg, Genetic Algorithms in Search, Optimization & Machine Learning, Addison Wesley Publishing Co., 1989 
    5. D.J.Sim, D.H.Cho, H.K.Jung, 'Efficiency Optimization of Interior Permanent Magnet Syncronous Motor Using Genetic Algorithm,' IEEE Transaction on Magnetics MAG-33, No. 2, pp. 1888-1891, 1997 

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    1. 1996 "자이로스코프에서 토커의 설계 및 해석" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 6 (1): 48~53    
    2. 1997 "Analytical Formulation for the Everett Function" Journal of magnetics 2 (3): 105~109    
    3. 1997 "회전 히스테리시스 특성을 고려한 전자계의 유한요소 해석" 韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society 7 (2): 109~116    
    4. 2001 "히스테리시스 동기 전동기 응용" 전력전자학회지 = The journal of the Korean Institute of Power Electronics 6 (3): 25~29    
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