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3D FEA를 통한 트램 견인용 45kW DR-PMSM 손실 및 발열 분석 = Analysis of Losses and Heat Generation in 45kW DR-PMSM for Tram Traction through 3D FEA
트램 견인용 45kW급 DR-PMSM은 상대적으로 강성이 부족한 외측 회전자에 차축을 연결하여 동작한다. 따라서 외측 회전자의 강성 확보를 위한 PEEK, Support bar 등의 추가적인 기구가 설치되어야 한다. 그러나 이러한 기구 들은 DR-PMSM의 전자기적 특성에 최대한 영향을 미치지 않는 재질들로 구성돼야 하지만 열특성, 강성 등의 종합적인 특성을 모두 고려하면 전자기적 손실이 존재하지 않는 재질을 선택하는 것은 불가능하다. 이로 인해 DR-PMSM의 재작중 발생하는 기계적, 화학적 결합에 의한 특성 변화 또한 손실의 원인이 될 수 있으며, 급격한 온도 상승의 원인이 된다. 본 논문은 전자계 해석을 통해 강성 확보를 위해 설치된 기구부에서 발생한 예측할 수 없는 손실 원인을 가정한 후3D 유한요소 해석법을 통한 열 해석을 진행하여 급격한 온도 상승의 원인을 증명하였다.
더보기A 45kW-class DR-PMSM for tram traction operates by connecting its relatively flexible outer rotor to an axle.
Consequently, additional mechanisms like PEEK and support bars need to be installed to enhance the stiffness of the external rotor. However, these mechanisms must be constructed using materials that have minimal impact on the electromagnetic characteristics of the DR-PMSM. Considering the comprehensive attributes, such as thermal properties and stiffness, it is impossible to select a material that entirely eliminates electrical loss. As a result, changes in properties caused by mechanical and chemical bonding during construction of DR-PMSM can also become sources of loss and lead to rapid temperature increase. This paper assumes unforeseeable loss factors in mechanisms installed for stiffness enhancement based on electromagnetic analysis. It then proceeds with thermal analysis through 3D finite element analysis to demonstrate the causes of the rapid temperature rise.
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