전기모터, 전동기] 토크리플 발생원인/종류(코깅토크, 시간)/제거

 

- 토크리플

- 토크리플 종류

- 토크리플 제거

 

 토크리플

 

시그널 인풋값과 달리, 실제 토크값은 진동, 흔들림이 있을 수 있다.

(원하는 것과 다르게 실제론 시간에 따라 토크 크기가 변화한다.)

이러한 다르고 흔들리는 성분을 토크리플이라 한다.

 

토크리플: 토크의 시간적인 변화, 전동기에서 출력되는 토크 중 시간에 대하여 그 크기가 변하는 성분

(차량에 쓰이는 전동기 토크는 안정적이어야 함, 그렇기에 이 토크리플을 잡는 것도 하나의 과제)

electric power system 유튭

전동기에서 발생하는 토크 = 시간에 무관한 일정한 토크 + 시간에 따라 교번하는 토크 리플

 

 토크리플 종류

 

영구자석과 슬롯 구조의 코어와의 상호작용에서 발생하는 토크리플(코깅토크) + 전기적 입력에 의한 토크리플

 

(1) 코깅토크

 

영구자석형 동기전동기

• 외부에서 전원을 인가하지 않아도 회전자에 있는 영구자석은 자속을 발생시키고 있다.
• 전원없이 회전자만 돌려도 토크가 발생(자기장 변화를 줄이려는 방향으로 ~ 전자기유도, 관성 느낌)
• 이 토크는 한 주기 동안 돌렸을 때, 기여하는 평균 토크가 0인 토크 (순간 토크는 있으나 최종적으로 회전에 기여하는 토크 없음) = 고정자의 요철 구조와 상호작용으로 플러스 마이너스가 교번하는 토크

 

동기전동기의 회전자(노랑=영구자석, 회색=회전자 코어), http://journal.auric.kr/jieie/XmlViewer/f389960

JIEIE: Stator Teeth Pairing Design for Cogging Torque Reduction of Dual Stator Type Generator for 3kW Small Wind Turbines

 

(2)전기적 입력(전원)에 의한 토크 리플

 

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 토크리플 제거

 

(1)코깅토크 ~ 영구자석과 고정자 슬롯 사이의 상호작용

 

코깅 토크 리플(회전자의 영구자석과 고정자의 철심에 의해 발생)을 없애려면 -> 고정자 철심을 슬롯이 없는 구조로 만들어야함(슬롯리스 구조)

코깅 토크는 전원이 없어도 발생, 전원이 있어도 발생

 

영구자석형 동기 전동기의 전자기력 가진원과 저감 방법

 

(2)전기적 입력(전원)에 의한 토크 리플

 

구형파 전략: 전동기의 역기전력과 입력 전류를 일정한 크기를 가지는 구형파로 만들어 시간에 대한 전기적 입력을 일정하게 만드는 전략

• 코깅 토크 리플(회전자의 영구자석과 고정자의 철심에 의해 발생)을 없애려면 -> 고정자 철심을 슬롯이 없는 구조로 만들어야함(슬롯리스 구조)
• 코깅 토크는 전원이 없어도 발생, 전원이 있어도 발생

정현파 전략: 전동기의 역기전력과 입력전류를 정현파로 만들어 시간에 대한 전기적 입력을 일정하게 만드는 전략 ~ 여러 상의 정현파를 조합해 일정한 토크가 형성되게 디자인

• 역기전력과 입력전류를 정현파로 만들기 어려움
• 공간상에 (이쁜?) 정현파만 있는 것이 아닌 공간 고조파 + 시간 고조파가 존재하기에 힘듦

// 조금 아리까리 하지만

공간 고조파는 슬롯구조의 사용으로, 구조에 의해 발생하는 역기전력 성분으로 인한 토크리플

시간 고조파는 아무리 정밀한 전류 입력이라도, 시간에 따라 지지직, 바이브레이팅 등의 노이즈 등의 영향을 받을 수 있다.

 

 

마치며

 

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