축자속 영구자석 전동기의 인쇄회로 고정자 권선 형태 분석 및 비교 (Analysis and Comparison of Printed-Circuit Stator Winding Patterns for Axial Flux Permanent Magnet Machines)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 43권 / 10호 / 713 ~ 720페이지
· 저자명 : 김준식, 노명규, 박영우

초록

인쇄회로 기판 고정자 권선을 사용하는 축자속 영구자석 전동기는 소형화가 용이하며 코깅 토크가 없고 높은 파워 밀도를 가진다. 권선의 형태로 가장 많이 사용되는 패턴은 사다리꼴과 마름모꼴이다. 인쇄회로 기판은 면적이 제한적이고 제작상의 제약으로 도선 간의 분리가 필수여서 전자기 토크와 면적 이용률 관점에서 권선 패턴을 평가하는 것이 중요하다. 본 논문에서는 권선 패턴에 따라 발생하는 전자기 토크에 대한 수학적 모델을 수립하고, 단위 저항당 토크인 비토크를 통해 패턴을 정량적으로 비교한다. 사다리꼴 패턴은 마름모꼴에 비해 더 큰 토크를 만들지만 마름모꼴 패턴은 도선의 길이가 짧아 동손이 줄어든다. 토크 관점에서는 사다리꼴 패턴이 마름모꼴 패턴에 비해 81%의 토크를 더 만들어낼 수 있지만, 비토크 관점에서는 그 차이가 13%로 줄어든다.

영어초록

Printed-circuit stator windings allow low-profile construction, zero cogging torque, and high power density when used for axial flux permanent magnet machines. Trapezoidal and rhomboidal windings are the two most popular printing patterns. Since the area of printed-circuit boards is limited and the separation between conductor traces is inevitable owing to manufacturing requirements, it is critical to assess winding patterns in terms of their torqueproducing capability and board-area utilization. In this paper, we present a detailed analysis of winding patterns and derive a mathematical model that predicts the coil resistance and torque produced by winding patterns. It was found that the trapezoidal pattern produces much larger torque, but the rhomboidal pattern has lower copper losses. The torque produced by the trapezoidal pattern is 81 % larger than that of the rhomboidal torque. However, if the torque is normalized by coil resistance, the trapezoidal pattern is 13 % better than the rhomboidal pattern with the same geometry.

참고자료

· 없음