코깅토크 저감을 위한 BLAC 모터의 스큐 및 노치설계 최적화
Design Optimization of Skew and Notch in BLAC Motors for Cogging Torque Reduction
초록/요약
현재 모터를 기반으로한 구동 시스템은 대부분 BLAC(Brushless alternating current) Type으로 개발되고 있다. 각 자동차 주요 부품 회사들은 전체 시스템의 경량화, 저소음, 저진동화를 위하여 유압을 이용한 구동 방식과 관련부품을 전기모터를 이용한 전기제어 방식으로 변경하고 있다. 그러나 여전히 차량에 장착된 구동용 모터는 많은 소음을 발생시키는데, 이는 사람이 자동차에 승차했을 때 느끼는 감성품질을 저하시켜 소비자들의 불만을 사는 경우가 현장에서 발생하고 있다. 이를 개선하기 위해 모터의 고정자 및 회전자를 최적화 하여, 모터의 소음, 진동의 주원인이 되는 코깅토크를 최소화 하고 스테이터의 가진에 의한 기계적 공진을 회피하는 설계를 하여 모터의 소음을 저감시키고 최소화 할 수 있다. 이 연구에서는 차량용 R-EPS(Rack Type Power Steering)모터의 스테이터 고유진동수 회피설계, 로터의 스큐 및 스테이터 노치설계 최적화를 통한 코깅토크를 감소시켜 운전 조타시 발생될 수 있는 소음, 진동을 최소화 하려한다. 최적화설계 적용결과 코깅토크의 크기가 128 mNm에서 26 mNm로 10분의 1로 감소하였으며, R-EPS의 요구사양인 50 mNm이하로 개선이 되었다. 실제 모터설계시 활용자료로 이용할 수 있으며 해석결과 데이터를 신뢰할 수 있을 것이다.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구 배경 1
2. 연구 현황 6
Ⅱ. 코깅토크의 모터에 영향을 주는 특성 8
1. 코깅토크의 정의 8
2. 코깅토크 개선을 위한 방법 12
Ⅲ. 고유진동수 및 공진이 모터에 영향을 주는 특성 15
1. 고유진동수 및 공진의 정의 15
2. 공진회피를 위한 방법 19
Ⅳ. 모터의 소음 최적화 구조를 위한 설계 개선 20
1. R-EPS 모터의 설계 사양 및 소음 최적화 Logic Tree 20
1-1. R-EPS 모터의 설계사양 20
1-2. 소음 최적화 Logic tree 21
2. 스테이터 코어의 고유진동수 공진 회피설계 23
2-1. 스테이터 코어의 설계 사양 및 고유진동수 23
2-2. 고유진동수의 공진 회피를 위한 주파수 분석 25
3. 회전자 스텝스큐 적용에 의한 코깅토크 개선 26
3-1. 스텝스큐에 의한 코깅토크 변화 26
3-2. 양산설계 고려시 스큐각 및 스큐단수 35
4. 고정자 노치 설계 변경에 의한 코깅토크 개선 36
4-1. 고정자 노치와 코깅토크 변화 36
4-2. 고정자 노치의 여러인자에 의한 코깅토크 변화 41
Ⅴ. 모터 코깅토크 최적화 구조를 위한 실험계획법 47
1. 코깅토크 최적화를 위한 실험계획법 작성 47
2. 각 설계 인자별 주효과도 분석 및 최적점 48
Ⅵ. 설계 최적화 분석 결과 51
1. FEM 분석결과 및 최소 코깅토크 51
Ⅶ. 결론 52
참고 문헌 53
ABSTRACT 56
