KR102017209B1 - Method and apparatus for designing induction motor under the very low and cryogenic temperature - Google Patents
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Abstract
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법 및 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법은, 유도 전동기를 구성하는 각 슬롯을 구성하는 도체에 대한 비저항 값을 확인하는 단계와, 현재 온도를, 목표하는 타겟 온도까지 변화시킴에 따른, 상기 비저항 값의 감소율을 연산하는 단계, 및 상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 설계 단말로 제공하는 단계를 포함한다.A low temperature and cryogenic induction motor design method and a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus are disclosed. In the low and cryogenic induction motor design method according to an embodiment of the present invention, the step of checking the specific resistance value for the conductor constituting each slot constituting the induction motor, and changes the current temperature to the target temperature target And calculating a reduction rate of the specific resistance value, and providing a correction value corrected for the area and the outer diameter of each slot by reflecting the reduction rate to a design terminal.
Description
본 발명은 온도 변화에 따른 유도 전동기(Induction Motor)의 토크-스피드(Torque-Speed)의 특성 변화를 고려한 전동기의 재설계 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온(cryogenic)(예컨대, 영하 163℃) 환경에서도, 목표사양을 달성하면서 상온에서와 유사한 동작 특성을 구현 가능한 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법 및 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a redesign technology of a motor in consideration of a change in torque-speed characteristics of an induction motor according to temperature changes, and more particularly, to material characteristics of a motor structure according to temperature changes. Reflecting changes in the induction motor design process, the low temperature and cryogenic induction motor design method and the low temperature and cryogenic induction characteristics can be achieved in the low temperature or cryogenic (eg,
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 공개특허 10-2004-0062747 (2004.07.09.), "농형 인버터 유도전동기의 최적설계방법".
2) 등록특허 10-0601455 (2006.07.07.), "압축기용 단상유도전동기".
3) 등록특허 10-0604891 (2006.07.19.), "시크 서보에서의 온도에 따른 토크 변화 보상 방법 및 장치".
유도 전동기(일례로, 3상 유도 전동기)는 구조가 간단하고 내구성이 뛰어나며 제작이 용이하다는 장점으로 가전 및 산업 분야의 구동 모터로서 널리 사용되고 있으며, 국가별 전기 에너지 절약 및 친환경 에너지 사용 정책 측면에서 효율이 높은 유도 전동기의 설계에 관한 연구는 꾸준히 진행되고 있다.The background technology of the present invention is disclosed in the following documents.
1) Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0062747 (2004.07.09.), "Optimal Design Method of Squirrel Inverter Motor".
2) Patent No. 10-0601455 (July 7, 2006), "Single phase induction motor for compressor".
3) Registered Patent No. 10-0604891 (July 19, 2006), "Method and Apparatus for Compensating Torque Change According to Temperature in Seek Servo".
Induction motors (for example, three-phase induction motors) are widely used as driving motors in home appliances and industrial fields because of their simple structure, durability, and ease of manufacture. Research into the design of this high induction motor is ongoing.
일반적으로 산업 및 가정용 전기기기 시스템에서 요구되는 3상 유도 전동기의 출력 및 크기, 동작 특성에 따른 성능목표 요구사양은 응용분야에 따라 다양하며, 이러한 전기기기 시스템의 요구사양에 부합하는 전동기를 설계하기 위해, 정격 출력 값 및 제한된 전기·기계적인 입력 변수로부터 전동기의 수치를 산정하는 장하 분배법과 같은 유도 전동기 설계 기법이 주로 사용되고 있다. 이러한 기존의 유도 전동기 설계 기법에서는 3상 유도 전동기에 입력되는 전압, 주파수를 이용하여 전동기의 기동·정격·최대 토크 및 효율과 같은 목표 사양에 부합하는 상세 수치를 산정하는 방식으로 유도 전동기를 설계하고 있다.In general, the performance target requirements according to the output, size, and operation characteristics of three-phase induction motors required for industrial and domestic electric system systems vary depending on the application field. To design a motor that meets the requirements of such electric system systems To do this, induction motor design techniques such as load distribution method, which calculate the value of the motor from the rated output value and the limited electric and mechanical input variables, are mainly used. In the existing induction motor design technique, the induction motor is designed in such a way that a detailed value that meets the target specification such as starting, rating, maximum torque and efficiency of the motor is calculated using the voltage and frequency input to the three-phase induction motor. have.
그러나 기존의 전형적인 유도 전동기 설계 기법에서는 전동기의 상온(섭씨 25도) 구동용에 초점을 맞추고 있어 전동기 구동 환경의 온도 변화(특히, 저온 또는 극저온)에 따른 동작 특성 변화를 전동기 설계 과정에서 반영하지 못하는 실정이다.However, the conventional induction motor design technique focuses on driving the motor at room temperature (25 degrees Celsius), so it is not possible to reflect the change in operating characteristics due to the temperature change (especially low or cryogenic) of the motor driving environment in the motor design process. It is true.
일반적으로 유도 전동기는 LNG 공급 및 생산 설비와 LNG의 수송을 위한 선박 산업 분야에서의 수요가 높은 편으로, LNG 연료는 섭씨 영하 163도의 액화된 상태로 선박에 적재되어 운반되고 있다.In general, induction motors are in high demand in the marine industry for LNG supply, production facilities, and transportation of LNG. LNG fuel is loaded and transported in ships in a liquefied state at minus 163 degrees Celsius.
유도 전동기를 이루는 고정자 슬롯과 코어에 해당하는 회전자 슬롯은 주로 강자성 재료로 구성되어 있으며, 특히 고정자 슬롯에 권선되는 구리 도선과 회전자 슬롯에는 설치되는 알루미늄 도봉과 같은 강자성 재료는 온도 변화에 따라 재질 특성이 현저히 달라지게 되므로, 섭씨 영하 163도의 극저온 환경에서 LNG에 침수된 상태로 구동되는 유도 전동기의 동작 특성은 상온에서와 비교하여 현저히 달라지게 된다.The stator slots that make up the induction motor and the rotor slots corresponding to the core are mainly composed of ferromagnetic materials. In particular, ferromagnetic materials such as copper conductors wound in the stator slots and aluminum dowels installed in the rotor slots are subject to changes in temperature. Since the characteristics are significantly changed, the operating characteristics of the induction motor driven in the state submerged in LNG in the cryogenic environment of minus 163 degrees Celsius will be significantly different compared to the room temperature.
이에 따라, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기의 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온 환경에서도 유도 전동기를 통해 원하는 동작 특성을 구현하기 위한 기술이 요구되고 있다.Accordingly, a technique for implementing desired operating characteristics through an induction motor in a low temperature or cryogenic environment is required by reflecting a material characteristic change of the motor structure according to temperature change in the design process of the induction motor.
본 발명의 실시예는 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온(예컨대, 영하 163) 환경에서도, 상온에서와 마찬가지로 목표로 하는 동작 특성('토크-스피드', '기동토크', '정격출력' 등)을 구현할 수 있는 유도 전동기의 설계 방법 및 설계 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The embodiment of the present invention reflects the change in the material properties of the motor structure according to the temperature change in the design process of the induction motor, so that even in a low temperature or cryogenic (eg, minus 163) environment, the target operating characteristics ('torque- It is an object of the present invention to provide a design method and design apparatus for an induction motor capable of realizing a speed ', a' starting torque ', a' rated output ', and the like.
본 발명의 실시예는 설정된 목표 사양에 따라 현재 온도(예, 섭씨 25℃의 상온)를 기준으로 유도 전동기를 기초설계하고, 현재 온도(예, 섭씨 25℃의 상온)에서 타겟 온도(예, 상온 미만의 저온 또는 영하 163의 극저온)로의 온도 변화로 인한, 유도 전동기의 각 슬롯에 사용된 도체가 가지는 비저항 값의 감소율을 연산하고, 각 슬롯(고정자 슬롯, 회전자 슬롯)의 면적과 외경의 수치를, 비저항 값의 감소율을 적용한 보정치로 변경하여 유도 전동기를 최종설계하는 것을 목적으로 한다.An embodiment of the present invention is the basic design of the induction motor based on the current temperature (for example, room temperature of 25 ℃) according to the set target specification, the target temperature (for example, room temperature of 25 ℃) Calculates the rate of decrease in the resistivity value of the conductors used in each slot of an induction motor due to temperature changes to less than low temperatures or cryogenic temperatures below
본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법은, 유도 전동기를 구성하는 각 슬롯을 구성하는 도체에 대한 비저항 값을 확인하는 단계와, 현재 온도를, 목표하는 타겟 온도까지 변화시킴에 따른, 상기 비저항 값의 감소율을 연산하는 단계, 및 상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 설계 단말로 제공하는 단계를 포함한다.In the low and cryogenic induction motor design method according to an embodiment of the present invention, the step of checking the specific resistance value for the conductor constituting each slot constituting the induction motor, and changes the current temperature to the target temperature target And calculating a reduction rate of the specific resistance value, and providing a correction value corrected for the area and the outer diameter of each slot by reflecting the reduction rate to a design terminal.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 유도 전동기를 구성하는 각 슬롯을 구성하는 도체에 대한 비저항 값을 확인하는 확인부와, 현재 온도를, 목표하는 타겟 온도까지 변화시킴에 따른, 상기 비저항 값의 감소율을 연산하는 연산부, 및 상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 설계 단말로 제공하는 처리부를 포함한다.In addition, the low-temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention, the confirmation unit for confirming the specific resistance value for the conductor constituting each slot constituting the induction motor, and the current temperature to the target target temperature And a processing unit for calculating a reduction rate of the specific resistance value according to the change, and a processing unit for providing a correction value corrected by reflecting the reduction rate to the design terminal for the area and the outer diameter of each slot.
본 발명의 일실시예에 따르면, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온(예컨대, 영하 163) 환경에서도, 상온에서와 마찬가지로 목표로 하는 동작 특성('토크-스피드', '기동토크', '정격출력' 등)을 구현할 수 있는 유도 전동기를 손쉽게 설계할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, by reflecting the change in the material properties of the motor structure according to the temperature change in the design process of the induction motor, in the low temperature or cryogenic (eg, minus 163) environment, the target operating characteristics ( It is easy to design an induction motor that can realize 'torque-speed', 'starting torque', and 'rated output'.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기의 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온 환경 맞춤형으로 동작 가능한 유도 전동기를 설계할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by reflecting the change in the material properties of the motor structure according to the temperature change in the design process of the induction motor, it is possible to design an induction motor that can operate in a low temperature or cryogenic environment tailored.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 슬롯의 면적 및 외경의 수치를, 각 슬롯을 이루는 도체의 비저항 값의 감소율을 적용한 보정치로 변경하여 설계 함으로써, 유도 전동기의 전체 직경과 부피를 줄여 중량을 최소화 하고 저가의 비용으로 효율이 높은 소형의 유도 전동기를 설계 및 제작할 수 있으며, 유도 전동기의 유지 보수 비용을 최소화 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by designing by changing the value of the area and the outer diameter of each slot to a correction value applied to the reduction rate of the specific resistance value of the conductor constituting each slot, by reducing the overall diameter and volume of the induction motor by reducing the weight It is possible to design and manufacture high efficiency small sized induction motor at low cost and to minimize maintenance cost of induction motor.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 설계하려는 유도 전동기에 관한 목표 사양의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 유도 전동기를 기초설계하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 도 3에 따라 기초설계된 유도 전동기를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 온도 변화에 따른 구리 및 알루미늄 도체의 비저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 비저항 감소율을 적용하여 각 슬롯을 수정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 최종설계된 유도 전동기를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 설계된 유도 전동기의 온도에 따른 동작 특성을 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 최종설계된 유도 전동기의 실측 데이터를, 목표 사양과 비교한 테이블이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.1 is a block diagram showing an internal configuration of a low-temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of a target specification for the induction motor to be designed in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a process of basic design of an induction motor in a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an induction motor designed based on FIG. 3.
5 is a graph showing a change in the resistivity of the copper and aluminum conductors with temperature changes in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing an example of modifying each slot by applying a specific resistance reduction rate in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing an induction motor finally designed by a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph comparing the operating characteristics of the induction motor designed by the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a table comparing actual data of an induction motor finally designed by a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention with a target specification.
10 is a flowchart illustrating a sequence of a low temperature and cryogenic induction motor design method according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a procedure of a low temperature and cryogenic induction motor design method according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 응용프로그램 업데이트 장치 및 방법에 대해 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, an apparatus and method for updating an application program according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. Like reference numerals in the drawings denote like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing an internal configuration of a low-temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는, 확인부(110), 연산부(120) 및 처리부(130)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 실시예에 따라, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 수신부(140)를 추가하여 구성할 수 있다.Referring to FIG. 1, the low-temperature and cryogenic induction
확인부(110)는 유도 전동기(150)를 구성하는 각 슬롯을 구성하는 도체에 대한 비저항 값을 확인한다.The
여기서, 도체의 비저항(resistivity)이란, 단위면적당 단위길이당 저항으로서, 물질에 따라 다른 값을 가지게 되며, 물질이 전류를 얼마나 잘 흐르게 하는가에 관한 전도율의 양의 값과 역수관계를 가질 수 있다.Here, the resistivity of the conductor is a resistance per unit length per unit area, and has a different value depending on the material, and may have an inverse relationship with the value of the amount of conductivity regarding how well the material flows current.
섭씨 T도일 때의 도체의 비저항(ρ)은 수식(1)에 의해 계산될 수 있다. 여기서, ρ0는 섭씨 0도에서의 비저항, α는 저항 온도 계수, T는 온도, T0는 섭씨 0도에서의 온도를 나타낼 수 있다.The resistivity ρ of the conductor at T degrees Celsius can be calculated by equation (1). Here, ρ 0 may be a specific resistance at 0 degrees Celsius, α may be a resistance temperature coefficient, T is a temperature, and T 0 may be a temperature at 0 degrees Celsius.
상기 슬롯은, 회전자 슬롯(152) 및 회전자 슬롯(152)을 감싸는 고정자 슬롯(153)을 적어도 포함하고, 구리 및 알루미늄 중 적어도 하나의 서로 다른 강자성 도체로 구성될 수 있다.The slot includes at least a
예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 유도 전동기(150)의 코어에 해당하는 회전자(rotor) 슬롯(152, 410)은 알루미늄 도봉이 사용되고, 고정자(stator) 슬롯(153, 420)은 구리가 사용되어 회전자 슬롯(152, 410)에 권선되는 구조로 설계될 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 4,
일례로, 확인부(110)는 섭씨 T도일 때의 도체의 비저항(ρ)을 나타내는 수식(1)에 기초하여, 상기 각 슬롯에 구성되는 도체 각각으로, 현재 온도에서의 비저항 값을 확인할 수 있다. For example, the
예를 들어, 도 5를 참조하면, 확인부(110)는 현재 온도가 상온(25 ℃)일 경우, 수식(1)을 이용하여, 상온(25 ℃)에서 도체 '알루미늄'의 비저항 값을 '27.9'(nΩ·m), 도체 '구리'의 비저항 값을 '17.25'(nΩ·m)으로 확인할 수 있다.For example, referring to FIG. 5, when the current temperature is room temperature (25 ° C.), the
또한, 확인부(110)는 수식(1)에 기초하여, 상기 각 슬롯을 구성하는 도체 각각으로, 타겟 온도(예를 들어, 섭씨 영하 163도의 극저온)에서의 비저항 값을 확인할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 도 5를 참조하면, 확인부(110)는 타겟 온도가 극저온(-163 ℃)일 경우, 수식(1)을 이용하여, 극저온(-163 ℃)에서 도체 '알루미늄'의 비저항 값을 '7.51'(nΩ·m), 도체 '구리'의 비저항 값을 '4.23'(nΩ·m)으로 확인할 수 있다.For example, referring to FIG. 5, when the target temperature is extremely low temperature (-163 ° C.), the
연산부(120)는 현재 온도를, 목표하는 타겟 온도까지 변화시킴에 따른, 상기 비저항 값의 감소율(변화율)을 연산한다.The
현재 온도는 유도 전동기(150) 설계 시점의 주변 온도를 의미할 수 있으나, 본 명세서에서는 섭씨 25도의 상온으로 예시하여 설명한다.The current temperature may refer to the ambient temperature at the time of designing the
상기 타겟 온도는 현재 온도와 상이한 온도로 유도 전동기(150)의 목표 사양에 포함되어 설정될 수 있으나, 본 명세서에서는 상온(섭씨 25도) 이하의 저온 또는 섭씨 영하 163도와 같은 극저온으로 예시하여 설명한다.The target temperature may be set to be included in the target specification of the
예를 들어, 도 5의 그래프를 참조하면, 연산부(120)는 현재 온도(25 ℃)를 타겟 온도(-163 ℃)로 하강시킴에 따라, 각 슬롯을 구성하는 도체 각각으로, 알루미늄의 비저항 값이 '27.9→7.51'으로 감소하고, 구리의 비저항 값이 '17.25→4.23'으로 감소하는 것을 이용하여, 도체 별 비저항 값의 감소율을 연산할 수 있다.For example, referring to the graph of FIG. 5, as the
일례로, 연산부(120)는 타겟 온도에서의 비저항 값을, 현재 온도에서의 비저항 값으로 나눈 값을, 상기 비저항 값의 감소율로서 연산할 수 있다.For example, the
예를 들어, 연산부(120)는 알루미늄의 타겟 온도(-163 ℃)에서의 비저항 값('7.51')을, 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('27.9')으로 나눈 값('7.51/27.9')을, 알루미늄의 비저항 감소율로서 연산할 수 있다.For example, the
또한, 연산부(120)는 구리의 타겟 온도(-163 ℃)에서의 비저항 값('4.23')을, 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('17.25')으로 나눈 값('4.23/17.25')을, 구리의 비저항 감소율로서 연산할 수 있다.In addition, the
다른 일례로, 연산부(120)는 온도 변화에 따라 도체(알루미늄, 구리)가 가지는 비저항 값의 감소율 산출 과정을 달리하여 정확도를 높일 수도 있다.As another example, the
구체적으로, 연산부(120)는 타겟 온도에서의 비저항 값과, 현재 온도에서의 비저항 값의 차를, 현재 온도에서의 비저항 값으로 나눈 값을, 상기 비저항 값의 감소율로서 연산할 수도 있다.Specifically, the
예를 들어, 연산부(120)는 알루미늄의 타겟 온도(-163 ℃)에서의 비저항 값('7.51')과 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('27.9')의 차를, 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('27.9')으로 나눈 값('(27.9-7.51)/27.9')을, 알루미늄의 비저항 감소율로서 연산할 수도 있다.For example, the
또한, 연산부(120)는 구리의 타겟 온도(-163 ℃)에서의 비저항 값('4.23')과 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('17.25')의 차를, 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('17.25')으로 나눈 값('(17.25-4.23)/17.25')을, 구리의 비저항 감소율로서 연산할 수도 있다.In addition, the
다른 일례로, 연산부(120)는 온도 변화에 무관하게 일정하게 유지(R25℃ = R-163℃)되는 도체가 가지는 고유의 값인 저항(R, resistance)을 이용하여, 수식(2)에 따라, 상기 도체의 비저항 값의 감소율을 연산할 수도 있다. 수식(2)에서 R은 도체의 저항, ρ은 비저항, l은 도체 길이, S은 슬롯 면적을 나타낼 수 있다.In another example, the
또한, 실시예에 따라, 타겟 온도가 상온을 초과하는 고온으로 설정될 경우, 연산부(120)는 현재 온도를 타겟 온도로 상승시킴에 따라, 각 슬롯을 구성하는 도체의 비저항 값이 증가하는 증가율을 연산할 수도 있다.In addition, according to an embodiment, when the target temperature is set to a high temperature exceeding room temperature, the
처리부(130)는 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 설계 단말(101)로 제공한다.The
일례로, 처리부(130)는 각 슬롯의 면적 및 외경에 관한 현재치를, 상기 현재치에 상기 비저항 값의 감소율을 곱한 보정치로 변경하도록 하는, 보정명령 신호를 생성할 수 있다.For example, the
이때, 처리부(130)는 상기 슬롯이, 회전자 슬롯(152) 및 회전자 슬롯(152)을 감싸는 고정자 슬롯(153)을 적어도 포함하는 경우, 고정자 슬롯(153)의 외경이, 회전자 슬롯(152)의 외경 보다 큰 값을 가지도록, 상기 보정치를 결정할 수 있다.At this time, when the slot includes at least a
처리부(130)는 상기 보정치를 포함하는 보정명령 신호를 설계 단말(101)로 전송하여, 설계 단말(101)에서, 각 슬롯의 면적 및 외경을 상기 보정치로 변경하도록 할 수 있다.The
여기서, 설계 단말(101)은 현재 온도(상온)을 기준으로, 설정된 목표사양에 따라 유도 전동기(150)의 기초설계를 수행하는 단말을 지칭할 수 있다.Here, the
여기서, 목표사양(Specification)은 도 2에 도시된 것처럼, 전압/주파수('440B/60Hz'), 정격출력/토크('37kW/90.2Nm'), 고정자 슬롯의 직경(최대)(320mm), 기동토크(137Nm), 효율성(88%) 및 타겟 온도(-163 ℃) 중 적어도 하나를 포함하여 설정될 수 있다.Here, the target specification is shown in Figure 2, voltage / frequency ('440B / 60Hz'), rated output / torque ('37kW / 90.2Nm'), the diameter of the stator slot (maximum) (320mm), At least one of the starting torque (137 Nm), the efficiency (88%) and the target temperature (-163 ℃) can be set.
실시예에 따라, 설계 단말(101)은 회전자 슬롯(152)과 고정자 슬롯(153)의 외경 및 면적에 관한 현재치를, 처리부(130)에 의해 제공된 상기 보정치로 변경하여 유도 전동기(150)의 최종설계(재설계)를 수행할 수 있다.According to an embodiment, the
설계 단말(101)은 예컨대 컴퓨터 단말로 구현될 수 있으며, 본 발명의 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는, 설계 단말(101)의 내부 또는 외부에 구현될 수 있으나, 본 명세서에서는 도 1에 도시된 것처럼, 설계 단말(101)의 내부에서 동작하는 프로그램 형태로 구현될 수도 있다.
또한, 처리부(130)는 상기 보정치를 포함하는 보정명령 신호를 유도 전동기(150)로 전송하여, 유도 전동기(150)에 구비되는 메인 제어기기(151)에서, 각 슬롯의 면적 및 외경을 상기 보정치로 변경하도록 할 수도 있다.In addition, the
실시예에 따라, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 수신부(140)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, the low temperature and cryogenic induction
수신부(140)는 설계 단말(101)로부터 유도 전동기(150)에 관한 가설계 데이터를 수신한다.The
설계 단말(101)은 기존 설계 방식에 따라, 상온(섭씨 25도)을 기준으로, 회전자 슬롯(152) 및 회전자 슬롯(152)을 감싸는 고정자 슬롯(153)을 적어도 포함하는 유도 전동기(150)의 기초설계를 수행할 수 있다.The
수신부(140)는 상온(섭씨 25도)을 기준으로 설계 단말(101)에 의해 기초설계된 유도 전동기(150)에 관한 가설계 데이터를 수신할 수 있다.The
상기 가설계 데이터는 회전자 슬롯(152)과 고정자 슬롯(153)의 외경 및 면적에 관한 수치일 수 있다. 또한, 상기 가설계 데이터는 용량, 전압, 극수, 분배정수(r), 턴수, 전기비장하(ac), 공극 지름, 자기비장하(Bg), 적층길이, 전선 전류밀도와 각부 자속밀도, 회전자 슬롯(152)의 개수, 회전자 슬롯(152)의 전류밀도와 각부 자속밀도, 회전자 차 및 내경 수치 중 적어도 하나의 수치를 포함할 수 있다.The temporary design data may be a numerical value regarding the outer diameter and the area of the
처리부(130)는 상기 가설계 데이터에 기초하여, 현재 온도에서의 상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대한 현재치를 결정하고, 상기 현재치에 상기 감소율을 곱셈 적용하여 상기 보정치를 결정할 수 있다.The
일례로, 처리부(130)는 현재 온도가 상온(섭씨 25도)일 경우, 가설계 데이터 내의 회전자 슬롯(152) 및 고정자 슬롯(153)의 외경과 면적에 관한 수치를, 상기 현재치로서 결정할 수 있다. 예를 들어, 처리부(130)는 회전자 슬롯(152)의 외경에 대한 현재치를 '177'(mm), 고정자 슬롯(153)의 외경에 대한 현재치를 '320'(mm)와 같이 결정할 수 있다.For example, when the current temperature is room temperature (25 degrees Celsius), the
예를 들어, 처리부(130)는 회전자 슬롯(152)의 외경에 대한 현재치('177')에 알루미늄 도체의 비저항 값의 감소율을 곱셈 적용하여 보정치('142.5')를 결정하고, 고정자 슬롯(153)의 외경에 대한 현재치('320')에 구리 도체의 비저항 값의 감소율을 곱셈 적용하여 보정치('245')를 결정할 수 있다.For example, the
또한, 수신부(140)는 타겟 온도 하에서 동작되는 유도 전동기(150)로부터, 토크(Torque) 및 속도(Speed)에 관한 실측 데이터를 획득하고, 처리부(130)는 상기 실측 데이터에 기초하여 토크-속도 특성 곡선을 작성하고, 상기 작성된 토크-속도 특성 곡선을, 상기 현재 온도에서 기작성된 토크-속도 특성 곡선과 비교하여, 보정 결과 정보로서 설계 단말(101)로 제공할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 도 8을 참조하면, 처리부(130)는 타겟 온도(-163 ℃)에서 동작하는 유도 전동기(150)로부터 획득한 실측 데이터에 기초하여, 토크-속도 특성 곡선(803)을 작성하고, 이를 타겟 온도(-163 ℃)에서 목표로 하는 동작 특성(801) 및 현재 온도(25 ℃)에서 기작성된 토크-속도 특성 곡선(802)과 비교하여, 보정 결과 정보로서 설계 단말(101)로 제공할 수 있다.For example, referring to FIG. 8, the
또한, 수신부(140)는 타겟 온도(-163 ℃) 하에서 동작되는 유도 전동기(150)로부터, 정격 전압(Rated Output)과, 기동 토크(Starting Torque) 및 효율성(Efficiency)에 관한 사양 데이터를 획득하고, 처리부(130)는 상기 사양 데이터에 기초하여 유도 전동기(150)가 설정된 성능 목표(Target)를 만족하는지 검증할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 도 9에 도시된 테이블을 참조하면, 수신부(140)는 타겟 온도(-163 ℃) 하에서 동작되는 유도 전동기(150)로부터, 정격 전압이 '37kW', 기동 토크가 '137.5Nm', 효율성이 '88%'와 같은 사양 데이터(테이블 내의 실측 데이터 항목 참조)를 획득할 수 있고, 처리부(130)는 상기 사양 데이터 내의 정격 전압과 기동 토크 및 효율성이 목표치('37kW', '137.5Nm', '88%')와 거의 일치하므로 유도 전동기(150)가 설정된 성능 목표(Target)를 만족하는 것으로 검증할 수 있다.For example, referring to the table shown in FIG. 9, the
다른 실시예로, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 확인부(110)는 일정 온도를 기준으로 기초설계한 유도 전동기(150) 내, 각 슬롯을 구성하는 도체의 비저항 값을 확인하고, 연산부(120)는 타겟 온도에서 확인되는 상기 도체의 비저항 값에 근거하여, 상기 도체에 대한 비저항 변화율을 연산하고, 처리부(130)는 상기 각 슬롯이 가지는 면적 및 외경 중 적어도 하나의 수치를, 상기 비저항 변화율을 적용한 보정치로 변경하여, 유도 전동기(150)를 최종설계 할 수 있다.In another embodiment, the low-temperature and cryogenic induction
여기서, 상기 일정 온도가 섭씨 25도의 상온이고, 상기 타겟 온도가 상기 일정 온도 미만의 저온이거나, 섭씨 영하 163도를 포함하는 극저온일 경우, 연산부(120)는 상기 일정 온도에서 상기 타겟 온도로 하강 함에 따른, 상기 도체의 비저항 값이 감소되는 비율을, 상기 비저항 변화율로서 연산할 수 있다.Here, when the predetermined temperature is a room temperature of 25 degrees Celsius, the target temperature is a low temperature less than the predetermined temperature, or cryogenic temperature including minus 163 degrees Celsius, the
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온(예컨대, 영하 163) 환경에서도, 상온에서와 마찬가지로 목표로 하는 동작 특성('토크-스피드', '기동토크', '정격출력' 등)을 구현할 수 있는 유도 전동기를 손쉽게 설계할 수 있다.As described above, according to an embodiment of the present invention, the material characteristic change of the electric motor structure according to the temperature change is reflected in the design process of the induction motor, so that even in a low temperature or cryogenic (eg, minus 163) environment, the target is the same as at room temperature. It is easy to design an induction motor that can realize operating characteristics ('torque-speed', 'starting torque', 'rated output', etc.).
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기의 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 극저온 환경 맞춤형으로 동작 가능한 유도 전동기를 설계할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by reflecting the change in the material properties of the motor structure according to the temperature change in the design process of the induction motor, it is possible to design an induction motor that can operate in a low temperature or cryogenic environment tailored.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 각 슬롯의 면적 및 외경의 수치를, 각 슬롯을 이루는 도체의 비저항 값의 감소율을 적용한 보정치로 변경하여 설계 함으로써, 유도 전동기의 전체 직경과 부피를 줄여 중량을 최소화 하고 저가의 비용으로 효율이 높은 소형의 유도 전동기를 설계 및 제작할 수 있으며, 유도 전동기의 유지 보수 비용을 최소화 할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by designing by changing the value of the area and the outer diameter of each slot to a correction value applied to the reduction rate of the specific resistance value of the conductor constituting each slot, by reducing the overall diameter and volume of the induction motor by reducing the weight It is possible to design and manufacture high efficiency small sized induction motor at low cost and to minimize maintenance cost of induction motor.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 설계하려는 유도 전동기에 관한 목표 사양의 일례를 도시한 도면이다.2 is a view showing an example of a target specification for the induction motor to be designed in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2에는, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 설계되는 3상 유도 전동기의 목표사양(Specification)이 도시되어 있다.2 shows a target specification of a three-phase induction motor designed by a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 목표사양은 전압/주파수('440B/60Hz'), 정격출력/토크('37kW/90.2Nm'), 고정자 슬롯의 직경(최대)(320mm), 기동토크(137Nm), 효율성(88%) 및 타겟 온도(-163 ℃) 중 적어도 하나를 포함하여 설정될 수 있다. 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 도 2에 도시된 목표사양에 기초하여 극저온(-163 ℃)에서 동작 가능한 3상 유도 전동기를 설계할 수 있다.2, the target specifications are voltage / frequency ('440B / 60Hz'), rated output / torque ('37kW / 90.2Nm'), diameter of stator slot (maximum) (320mm), starting torque (137Nm), And at least one of an efficiency (88%) and a target temperature (−163 ° C.). The low temperature and cryogenic induction motor design apparatus can design a three-phase induction motor operable at cryogenic temperature (-163 ° C.) based on the target specification shown in FIG. 2.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 유도 전동기를 기초설계하는 과정을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a process of basic design of an induction motor in a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 기존 설계 방식에 따라, 상온(섭씨 25도)을 기준으로, 회전자 슬롯 및 상기 회전자 슬롯을 감싸는 고정자 슬롯을 적어도 포함하는 유도 전동기의 기초설계를 수행할 수 있다.3, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention, the stator surrounding the rotor slot and the rotor slot, based on the room temperature (25 degrees Celsius) according to the existing design scheme It is possible to carry out the basic design of the induction motor including at least a slot.
구체적으로, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 용량, 전압, 극수를 결정하고(단계 301), 분배정수[r]을 결정한 후, 전기장하[AC], 자기장하[φ]를 분리하고(단계 302), 턴수를 결정하고(단계 303), 전기비장하[ac]를 선정하고 공극 Diameter를 결정하고(단계 304), 자기비장하[Bg]를 선정하고, 적층길이를 결정하고(단계 305), 전선 전류밀도, 각 부 자속밀도를 선정하고 고정자 슬롯의 외경과 수치를 결정하고(단계 306), 회전자 바 개수를 결정하고(단계 307), 회전자 바의 전류밀도, 각 부 자속밀도를 선정하고, 회전자 차 및 내경 치수를 결정하고(단계 308), 실측 데이터로부터 토크-속도 특성을 해석하고(단계 309), 사양 데이터로부터 목표사양을 만족하는지 검증하여(단계 310), 만족할 경우 유도 전동기의 기초설계를 완료할 수 있다.Specifically, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus determines the capacity, voltage, number of poles (step 301), determines the distribution constant [r], and then separates the electric load [AC] and the magnetic field [φ] (step 302), determine the number of turns (step 303), select the electrical load [ac] and determine the pore diameter (step 304), select the magnetic load [Bg], determine the stacking length (step 305), Select the wire current density, each sub magnetic flux density, determine the outer diameter and numerical value of the stator slot (step 306), determine the number of rotor bars (step 307), select the current density of the rotor bars, and each sub magnetic flux density Determine the rotor difference and the inner diameter dimension (step 308), analyze the torque-speed characteristics from the measurement data (step 309), verify whether the target specification is met from the specification data (step 310), and if so, the induction motor Can complete the basic design.
도 4는 도 3에 따라 기초설계된 유도 전동기를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating an induction motor designed based on FIG. 3.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 기존 설계 방식에 따라, 상온(섭씨 25도)을 기준으로, 회전자 슬롯(410) 및 회전자 슬롯(410)을 감싸는 고정자 슬롯(420)을 적어도 포함하여, 유도 전동기의 기초설계를 수행할 수 있다.Referring to Figure 4, low and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention, according to the existing design method, based on the room temperature (25 degrees Celsius), the
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 유도 전동기의 코어에 해당하는 회전자 슬롯(410)에 예컨대 알루미늄 도체를 사용하고, 고정자 슬롯(420)에 예컨대 구리 도체를 사용하여, 회전자 슬롯(410)에 고정자 슬롯(420)을 권선하는 구조의 3상 유도 전동기를 상온 기준으로 기초설계할 수 있다.The low temperature and cryogenic induction motor design device uses, for example, an aluminum conductor in the
이 경우, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 회전자 슬롯(510)의 외경 수치는 '177mm', 고정자 슬롯(520)의 외경 수치는 '420mm'로 결정할 수 있다.In this case, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus, the outer diameter value of the rotor slot 510 may be determined as '177mm', the outer diameter value of the stator slot 520 is '420mm'.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 온도 변화에 따른 구리 및 알루미늄 도체의 비저항 변화를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing a change in the resistivity of the copper and aluminum conductors with temperature changes in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 현재 온도가 상온(25 ℃)일 경우, 수식(1)을 이용하여, 상온(25 ℃)에서 도체 '알루미늄'의 비저항 값을 '27.9'(nΩ·m), 도체 '구리'의 비저항 값을 '17.25'(nΩ·m)으로 확인할 수 있다.5, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention, when the current temperature is room temperature (25 ℃), using the formula (1), at a normal temperature (25 ℃) ' The specific resistance value of the aluminum '27 .9 '(nΩ · m) and the conductor' copper 'the specific resistance value of '17 .25' (nΩ · m) can be confirmed.
또한, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 타겟 온도가 극저온(-163 ℃)일 경우, 수식(1)을 이용하여, 극저온(-163 ℃)에서 도체 '알루미늄'의 비저항 값을 '7.51'(nΩ·m), 도체 '구리'의 비저항 값을 '4.23'(nΩ·m)으로 확인할 수 있다.In addition, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus, when the target temperature is cryogenic (-163 ℃), by using the formula (1), the resistivity value of the conductor 'aluminum' at cryogenic temperature (-163 ℃) '7.51' ( nΩm) and the specific resistance value of the conductor 'copper' can be confirmed as '4.23' (nΩm).
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 도 5의 그래프를 참조하면, 현재 온도(25 ℃)를 타겟 온도(-163 ℃)로 하강시킴에 따라, 각 슬롯을 구성하는 도체 각각으로, 알루미늄의 비저항 값이 '27.9→7.51'으로 감소하고, 구리의 비저항 값이 '17.25→4.23'으로 감소하는 것을 이용하여, 도체 별 비저항 값의 감소율을 연산할 수 있다.In the low temperature and cryogenic induction motor design device, referring to the graph of FIG. The reduction rate of the specific resistance value of each conductor can be calculated by using the decrease of 27.9 → 7.51 and the specific resistance of copper decreasing from 17.25 → 4.23.
예를 들어, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 알루미늄의 타겟 온도(-163 ℃)에서의 비저항 값('7.51')을, 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('27.9')으로 나눈 값('7.51/27.9')을, 알루미늄의 비저항 감소율로서 연산할 수도 있고, 온도 변화에 무관하게 일정하게 유지(R25℃ = R-163℃)되는 도체가 가지는 고유의 값인 저항(R, resistance)을 이용하여, 수식(2)에 따라, 도체의 비저항 값의 감소율을 연산할 수도 있다.For example, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus divides the specific resistance value ('7.51') at the target temperature (-163 ° C) of aluminum by the specific resistance value ('27 .9 ') at the current temperature (25 ° C). The value ('7.51 / 27.9') can be calculated as the specific resistance reduction rate of aluminum, and the resistance (R, resistance, which is an inherent value of a conductor held constant regardless of temperature change (R 25 ° C = R -163 ° C )). ), It is also possible to calculate the reduction rate of the specific resistance value of the conductor according to equation (2).
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에서, 비저항 감소율을 적용하여 각 슬롯을 수정하는 일례를 도시한 도면이다.6 is a view showing an example of modifying each slot by applying a specific resistance reduction rate in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 상온을 기준으로 기초설계된 유도 전동기 내의 각 슬롯의 현재치(601, 603)를, 도체 별 비저항 값의 감소율을 적용한 보정치(602, 604)로 변경하여, 유도 전동기를 최종설계 할 수 있다.Referring to FIG. 6, in the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, the
즉, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 고정자 슬롯(a)의 외경을, 현재치(601)('320')에, 구리 도체의 비저항 값의 감소율을 곱셈 적용한 보정치(602)('245')로 수정하고, 회전자 슬롯(152)의 외경을, 현재치(603)('177')에, 알루미늄 도체의 비저항 값의 감소율을 곱셈 적용한 보정치(604)('142.5')로 수정 함으로써, 저온 또는 극저온(예컨대, 영하 163) 환경에서도, 상온에서와 마찬가지로 목표로 하는 동작 특성('토크-스피드', '기동토크', '정격출력' 등)을 구현할 수 있는 유도 전동기를 최종설계할 수 있다.That is, the low-temperature and cryogenic induction motor design apparatus includes a correction value 602 ('245') obtained by multiplying the outer diameter of the stator slot a by the present value 601 ('320') by a reduction rate of the specific resistance value of the copper conductor. By correcting the outer diameter of the
도 7는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 최종설계된 유도 전동기를 나타낸 도면이다.7 is a view showing an induction motor finally designed by a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7에는, 기존 설계 방식에 따라 상온(섭씨 25도)을 기준으로 기초설계된 유도 전동기(710)와, 상기 유도 전동기(710)를 변형하여 타겟 온도(-163 ℃) 하에서 동작하도록 최종설계된 유도 전동기(720)의 설계도면이 도시되어 있다.In FIG. 7, an
본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 타겟 온도(-163 ℃) 하에서도 상온에서와 마찬가지의 동작 특성을 나타낼 수 있도록, 유도 전동기(710)의 각 슬롯의 현재치를, 각 슬롯을 이루는 도체의 비저항 값의 감소율을 적용한 보정치로 변경할 수 있다.In the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention, even if the target temperature (-163 ℃) can exhibit the same operating characteristics as at room temperature, the current value of each slot of the
즉, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는 유도 전동기(710) 내의 고정자 슬롯(711)의 외경 수치 '320'를, 보정치 '245'로 변경하고, 유도 전동기(710) 내의 회전자 슬롯(712)의 외경 수치 '177'를, 보정치 '142.5'로 변경하여 유도 전동기(720)를 최종설계할 수 있다.That is, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus changes the outer diameter value '320' of the
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 설계된 유도 전동기의 온도에 따른 동작 특성을 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the operating characteristics of the induction motor designed by the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8에는, 본 발명의 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 설계된 유도 전동기의 토크-속도 특성 곡선이 유도 전동기가 동작하는 상온과 타겟 온도로 구분되어 도시되어 있다.8, the torque-speed characteristic curve of the induction motor designed by the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus of the present invention is shown divided into room temperature and target temperature at which the induction motor operates.
본 발명의 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는 타겟 온도(-163 ℃)에서 동작하는 유도 전동기로부터 획득한 실측 데이터에 기초하여, 토크-속도 특성 곡선(803)을 작성하고, 이를 타겟 온도(-163 ℃)에서 목표로 하는 토크-속도 특성 곡선(801) 및 상온(25 ℃)에서 기작성된 토크-속도 특성 곡선(802)과 비교한 그래프를, 보정 결과 정보로서 설계 단말로 제공할 수 있다.The low temperature and cryogenic induction motor design apparatus of the present invention generates a torque-speed
도 8의 그래프에 도시된 것처럼, 타겟 온도(-163 ℃)에서의 토크-속도 특성 곡선(803)이 상온(25 ℃)에서의 토크-속도 특성 곡선(802) 보다 목표로 하는 토크-속도 특성 곡선(801)에 근접해 있으므로, 본 발명의 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는 도 8의 그래프를 보정 결과 정보로서 설계 단말에 제공할 수 있다.As shown in the graph of FIG. 8, the torque-speed
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치에 의해 최종설계된 유도 전동기의 실측 데이터를, 목표 사양과 비교한 테이블이다.9 is a table comparing actual data of an induction motor finally designed by a low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention with a target specification.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치는, 타겟 온도(-163 ℃) 하에서 동작되는 유도 전동기로부터, 정격 전압이 '37kW', 기동 토크가 '137.5Nm', 효율성이 '88%'와 같은 실측 데이터를 획득할 수 있으며, 상기 실측 데이터 내의 정격 전압과 기동 토크 및 효율성이 목표치('37kW', '137.5Nm', '88%')와 거의 일치하므로 유도 전동기가 설정된 성능 목표(Target)를 만족하는 것으로 검증할 수 있다.9, the low temperature and cryogenic induction motor design apparatus according to an embodiment of the present invention, from the induction motor operated under the target temperature (-163 ℃), the rated voltage '37kW', the starting torque is' 137.5Nm ', Efficiency data can be obtained, such as '88%', and the rated voltage, starting torque, and efficiency in the measured data almost match the target values ('37 kW ',' 137.5 Nm ', '88%'). It can be verified that the induction motor satisfies the set performance target.
이하, 도 10 내지 도 11에서는 본 발명의 실시예들에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.10 to 11 will be described in detail the workflow of the low-temperature and cryogenic induction
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating a sequence of a low temperature and cryogenic induction motor design method according to an embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법은 상술한 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.The low temperature and cryogenic induction motor design method according to the present embodiment may be performed by the low temperature and cryogenic induction
도 10을 참조하면, 단계(1010)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 유도 전동기를 구성하는 각 슬롯을 구성하는 도체에 대한 비저항 값을 확인한다.Referring to FIG. 10, in
예를 들어, 도 5를 참조하면, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 현재 온도가 상온(25 ℃)일 경우, 수식(1)을 이용하여, 상온(25 ℃)에서 도체 '알루미늄'의 비저항 값을 '27.9'(nΩ·m), 도체 '구리'의 비저항 값을 '17.25'(nΩ·m)으로 확인할 수 있고, 타겟 온도가 극저온(-163 ℃)일 경우, 수식(1)을 이용하여, 극저온(-163 ℃)에서 도체 '알루미늄'의 비저항 값을 '7.51'(nΩ·m), 도체 '구리'의 비저항 값을 '4.23'(nΩ·m)으로 확인할 수 있다.For example, referring to FIG. 5, when the low temperature and cryogenic induction
단계(1020)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 현재 온도(예, 25 ℃의 상온)를, 목표하는 타겟 온도(예, -163 ℃의 극저온)까지 변화시킴에 따른, 비저항 값의 감소율을 연산한다.In
예를 들어, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 현재 온도(25 ℃)를 타겟 온도(-163 ℃)로 하강시킴에 따라, 각 슬롯을 구성하는 도체 각각으로, 알루미늄의 비저항 값이 '27.9→7.51'으로 감소하고, 구리의 비저항 값이 '17.25→4.23'으로 감소하는 것을 이용하여, 도체 별 비저항 값의 감소율을 연산할 수 있다.For example, as the low temperature and cryogenic induction
구체적으로, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 알루미늄의 타겟 온도(-163 ℃)에서의 비저항 값('7.51')을, 현재 온도(25 ℃)에서의 비저항 값('27.9')으로 나눈 값('7.51/27.9')을, 알루미늄의 비저항 감소율로서 연산할 수 있다.Specifically, the low temperature and cryogenic induction
단계(1030)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 설계 단말로 제공하고, 단계(1040)에서, 설계 단말은, 각 슬롯의 면적 및 외경을 상기 보정치로 변경한다.In
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 유도 전동기의 기초설계시 결정된 각 슬롯의 면적 및 외경에 관한 현재치를, 상기 현재치에 상기 비저항 값의 감소율을 곱하여 결정한 보정치로 변경하도록 하는 보정명령 신호를 생성하여 설계 단말로 제공할 수 있다.The low temperature and cryogenic induction
이를 통해, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 예컨대 -163 ℃와 같은 극저온 하에서도 목표사양을 달성하고 상온에서와 마찬가지의 동작 특성을 가지는 유도 전동기를 최종적으로 설계할 수 있다.Through this, the low-temperature and cryogenic induction
다른 실시예로, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 일정 온도를 기준으로 유도 전동기를 기초설계 하고, 상기 유도 전동기 내 각 슬롯을 구성하는 도체의 비저항 값을 확인하고, 타겟 온도에서 확인되는 상기 도체의 비저항 값에 근거하여, 상기 도체에 대한 비저항 변화율을 연산하고, 상기 각 슬롯이 가지는 면적 및 외경 중 적어도 하나의 수치를, 상기 비저항 변화율을 적용한 보정치로 변경하여, 상기 유도 전동기를 최종설계 할 수 있다.In another embodiment, the low temperature and cryogenic induction
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 온도 변화에 따른 전동기 구조물의 재질 특성 변화를 유도 전동기 설계 과정에 반영하여, 저온 또는 -163와 같은 극저온 환경에서도, 목표사양을 달성하면서도 상온에서와 유사한 동작 특성을 구현 가능한 유도 전동기를 손쉽게 설계할 수 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, the material characteristic change of the motor structure according to the temperature change is reflected in the design process of the induction motor, so that even in a cryogenic environment such as low temperature or -163, the target specification is achieved while being similar to the normal temperature. It is easy to design an induction motor that can realize operating characteristics.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a procedure of a low temperature and cryogenic induction motor design method according to another embodiment of the present invention.
본 실시예에 따른 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법은 상술한 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.The low temperature and cryogenic induction motor design method according to the present embodiment may be performed by the low temperature and cryogenic induction
도 10을 참조하면, 단계(1110)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 타겟 온도(-163 ℃)를 포함한 목표사양을 설정한다. 본 발명의 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)에서 설계하려는 3상 유도 전동기의 목표사양은 도 2에 예시되어 있다.Referring to FIG. 10, in
단계(1120)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 현재 온도(25 ℃)을 기준으로 기존의 설계 방식에 따라 유도 전동기를 기초설계 한다.In
본 단계(1120)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 도 3에 도시한 흐름도에 따라 유도 전동기의 기초설계를 수행한다.In this
단계(1130)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 유도 전동기의 각 슬롯을 구성하는 도체(알루미늄, 구리) 각각으로, 상온에서 극저온(-163 ℃)으로 온도 환경이 변화 됨에 따른 도체의 비저항 값의 변화율(감소율)을 연산한다.In
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 수식(1)을 이용하여, 상온(25 ℃)과 극저온(-163 ℃)에서의 알루미늄 및 구리의 비저항 값을 각각 확인하고, 온도 변화(25℃→ -163℃)에 따라 비저항 값이 감소하는 비저항 감소율을 도체 각각으로 연산할 수 있다.The low temperature and cryogenic induction
단계(1140 내지 1150)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 도체 별 비저항 값의 변화율에 따라 유도 전동기 내 각 슬롯의 면적과 외경을 수정한다.In
예를 들어, 도 7을 참조하면, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 기존 설계 방식에 따라 상온(섭씨 25도)을 기준으로 기초설계된 유도 전동기(710)의 각 슬롯의 현재치를, 보정치로 변경하여, 타겟 온도(-163 ℃) 하에서도 상온에서와 마찬가지의 동작 특성을 나타낼 수 있는 유도 전동기(720)를 최종설계 할 수 있다.For example, referring to FIG. 7, the low temperature and cryogenic induction
단계(1160)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 상온에서 극저온(-163 ℃)으로의 온도 변화에 따른 유도 전동기의 토크-스피드 특성 곡선을 비교 분석한다.In
예를 들어, 도 8을 참조하면, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 타겟 온도(-163 ℃)에서 동작하는 유도 전동기로부터 획득한 실측 데이터에 기초하여, 토크-속도 특성 곡선(803)을 작성하고, 토크-속도 특성 곡선(803)을, 타겟 온도(-163 ℃)에서 목표로 하는 토크-속도 특성 곡선(801) 및 상온(25 ℃)에서 기작성된 토크-속도 특성 곡선(802)과 비교한 그래프를, 보정 결과 정보로서 설계 단말로 제공할 수 있다.For example, referring to FIG. 8, the low-temperature and cryogenic induction
단계(1170)에서, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 극저온(-163 ℃)에서 동작하는 유도 전동기로부터 획득한 출력 사양(Output Specification)을, 목표 사양과 비교하여, 목표성능을 만족하는지 검증한다.In
예를 들어, 도 9를 참조하면, 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치(100)는 타겟 온도(-163 ℃) 하에서 동작되는 유도 전동기로부터 획득한 사양 데이터 '정격 전압: 37kW, 기동 토크가: 137.5Nm, 효율성: 88%'를, 목표치('37kW', '137.5Nm', '88%')와 비교하고, 비교 결과, 일치하는 경우, 유도 전동기에 대해, 설정된 성능 목표를 만족하는 것으로 검증할 수 있다.For example, referring to FIG. 9, the low temperature and cryogenic induction
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment of the present invention can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks. Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described by the limited embodiments and the drawings as described above, various modifications and variations are possible to those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques may be performed in a different order than the described method, and / or components of the described systems, structures, devices, circuits, etc. may be combined or combined in a different form than the described method, or other components. Or even if replaced or substituted by equivalents, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are within the scope of the claims that follow.
100: 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치
101: 설계 단말
110: 확인부
120: 연산부
130: 처리부
140: 수신부
150: 유도 전동기
151: 메인 제어기기
152: 회전자 슬롯
153: 고정자 슬롯100: low temperature and cryogenic induction motor design device
101: design terminal
110: confirmation unit
120: calculator
130: processing unit
140: receiver
150: induction motor
151: main controller
152: rotor slot
153: stator slot
Claims (15)
상기 유도 전동기를 구성하는 각 슬롯을 구성하는 도체에 대한 비저항 값을 확인하는 단계;
현재 온도를, 목표하는 타겟 온도까지 변화시킴에 따른, 상기 비저항 값의 감소율을 연산하는 단계;
상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 상기 설계 단말로 제공하여, 상기 유도 전동기를 최종설계 하는 단계;
상기 타겟 온도 하에서 동작되는 상기 유도 전동기로부터, 토크 및 속도에 관한 실측 데이터와, 정격 전압과 기동 토크 및 효율성에 관한 사양 데이터를 획득하는 단계;
상기 실측 데이터에 기초하여 작성한 제1 토크-속도 특성 곡선을, 상기 현재 온도에서 기작성한 제2 토크-속도 특성 곡선 및 상기 타겟 온도에서 목표로 하는 제3 토크-속도 특성 곡선과 비교한 그래프를, 보정 결과 정보로서 상기 설계 단말로 제공하는 단계; 및
상기 그래프에서 상기 제1 토크-속도 특성 곡선이, 상기 제2 토크-속도 특성 곡선 보다 상기 제3 토크-속도 특성 곡선 측에 근접하고, 상기 사양 데이터 내의 정격 전압과 기동 토크 및 효율성이, 상기 목표사양 내 각각의 목표치와 일치하면,
상기 유도 전동기가 상기 타겟 온도 하에서 설정된 성능 목표를 만족하는 것으로 검증하는 단계
를 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.At the design terminal, basic designing the induction motor according to the set target specification;
Checking a specific resistance value for a conductor constituting each slot constituting the induction motor;
Calculating a rate of decrease of the specific resistance value as the current temperature is changed to a target target temperature;
Final design of the induction motor by providing a correction value corrected by reflecting the reduction ratio with respect to the area and the outer diameter of each slot to the design terminal;
Acquiring measured data on torque and speed and specification data on rated voltage, starting torque and efficiency from the induction motor operated under the target temperature;
A graph comparing the first torque-speed characteristic curve created based on the measured data with a second torque-speed characteristic curve created at the current temperature and a third torque-speed characteristic curve targeted at the target temperature, Providing to the design terminal as correction result information; And
In the graph, the first torque-speed characteristic curve is closer to the third torque-speed characteristic curve side than the second torque-speed characteristic curve, and the rated voltage, starting torque and efficiency in the specification data are the targets. If it matches each target in the specification,
Verifying that the induction motor satisfies a set performance target under the target temperature
Low temperature and cryogenic induction motor design method comprising a.
상기 보정치를 포함하는 보정명령 신호를 상기 설계 단말로 전송하여, 상기 설계 단말에서, 상기 각 슬롯의 면적 및 외경을 상기 보정치로 변경하도록 하는 단계
를 더 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 1,
Transmitting a correction command signal including the correction value to the design terminal so that the design terminal changes the area and outer diameter of each slot to the correction value;
Low temperature and cryogenic induction motor design method further comprising a.
상기 보정치를 포함하는 보정명령 신호를 상기 유도 전동기로 전송하여, 상기 유도 전동기에 구비되는 메인 제어기기에서, 상기 각 슬롯의 면적 및 외경을 상기 보정치로 변경하도록 하는 단계
를 더 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 1,
Transmitting a correction command signal including the correction value to the induction motor to change the area and the outer diameter of each slot to the correction value in the main controller provided in the induction motor;
Low temperature and cryogenic induction motor design method further comprising a.
상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 관한 현재치를, 상기 현재치에 상기 비저항 값의 감소율을 곱한 보정치로 변경하도록 하는, 상기 보정명령 신호를 생성하는 단계
를 더 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method according to claim 2 or 3,
Generating the correction command signal to change the present value with respect to the area and the outer diameter of each slot to a corrected value multiplied by the decrease rate of the resistivity value.
Low temperature and cryogenic induction motor design method further comprising a.
상기 슬롯이, 회전자 슬롯 및 상기 회전자 슬롯을 감싸는 고정자 슬롯을 적어도 포함하는 경우,
상기 고정자 슬롯의 외경이, 상기 회전자 슬롯의 외경 보다 큰 값을 가지도록, 상기 보정치를 결정하는 단계
를 더 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 1,
When the slot includes at least a rotor slot and a stator slot surrounding the rotor slot,
Determining the correction value such that the outer diameter of the stator slot has a value larger than the outer diameter of the rotor slot.
Low temperature and cryogenic induction motor design method further comprising a.
상기 설계 단말에 의해 기초설계된 상기 유도 전동기에 관한 가설계 데이터를 수신하는 단계;
상기 가설계 데이터에 기초하여, 상기 현재 온도에서의 상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대한 현재치를 결정하는 단계; 및
상기 현재치에 상기 감소율을 곱셈 적용하여 상기 보정치를 결정하는 단계
를 더 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 1,
Receiving temporary design data relating to the induction motor basic designed by the design terminal;
Determining a present value for an area and an outer diameter of each slot at the current temperature based on the temporary design data; And
Determining the correction value by multiplying the present value by the reduction rate.
Low temperature and cryogenic induction motor design method further comprising a.
상기 가설계 데이터를 수신하는 단계는,
상온을 기준으로, 회전자 슬롯 및 상기 회전자 슬롯을 감싸는 고정자 슬롯을 적어도 포함하도록 기초설계된 유도 전동기에 관한 가설계 데이터를 수신하는 단계
를 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 6,
Receiving the temporary design data,
Receiving temporary design data relating to an induction motor designed based on the room temperature, the rotor design including at least a stator slot surrounding the rotor slot;
Low temperature and cryogenic induction motor design method comprising a.
상기 가설계 데이터는,
용량, 전압, 극수, 분배정수(r), 턴수, 전기비장하(ac), 공극 지름, 자기비장하(Bg), 적층길이, 전선 전류밀도와 각부 자속밀도, 고정자 슬롯의 외경 수치, 회전자 슬롯의 개수, 회전자 슬롯의 전류밀도와 각부 자속밀도, 회전자 차 및 내경 수치 중 적어도 하나의 수치인
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 7, wherein
The temporary design data,
Capacity, voltage, number of poles, distribution constant (r), number of turns, electric load (ac), pore diameter, magnetic load (Bg), stacking length, wire current density and magnetic flux density of each part, outer diameter of stator slot, rotor slot At least one of the number of currents, the current density of the rotor slot and the magnetic flux density of each part, the rotor difference and the internal diameter.
Low temperature and cryogenic induction motor design method.
상기 비저항 값을 확인하는 단계는,
섭씨 T도일 때의 도체의 비저항(ρ)을 나타내는 수식(1)에 기초하여, 상기 각 슬롯에 구성되는 도체 각각으로, 상기 현재 온도에서의 비저항 값을 확인하는 단계
를 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.
(ρ0: 섭씨 0도에서의 비저항, α: 저항 온도 계수, T: 온도, T0: 섭씨 0도에서의 온도)The method of claim 1,
Checking the specific resistance value,
Confirming a specific resistance value at the current temperature with each of the conductors configured in the respective slots based on Equation (1) representing the specific resistance (ρ) of the conductor at T degrees Celsius
Low temperature and cryogenic induction motor design method comprising a.
(ρ 0 : specific resistance at 0 degrees Celsius, α: temperature coefficient of resistance, T: temperature, T 0 : temperature at 0 degrees Celsius)
상기 비저항 값을 확인하는 단계는,
수식(1)에 기초하여, 상기 각 슬롯을 구성하는 도체 각각으로 상기 타겟 온도에서의 비저항 값을 확인하는 단계
를 더 포함하고,
상기 비저항 값의 감소율을 연산하는 단계는,
상기 타겟 온도에서의 비저항 값을, 상기 현재 온도에서의 비저항 값으로 나눈 값을, 상기 비저항 값의 감소율로서 연산하는 단계
를 포함하는 저온 및 극저온 유도 전동기 설계 방법.The method of claim 9,
Checking the specific resistance value,
Confirming a specific resistance value at the target temperature with each conductor constituting the slot based on Equation (1);
More,
Computing the reduction rate of the specific resistance value,
Calculating a value obtained by dividing a specific resistance value at the target temperature by a specific resistance value at the current temperature as a reduction rate of the specific resistance value.
Low temperature and cryogenic induction motor design method comprising a.
현재 온도를, 목표하는 타겟 온도까지 변화시킴에 따른, 상기 비저항 값의 감소율을 연산하는 연산부;
상기 각 슬롯의 면적 및 외경에 대해, 상기 감소율을 반영하여 보정한 보정치를 상기 설계 단말로 제공하여, 상기 유도 전동기를 최종설계 하는 처리부; 및
상기 타겟 온도 하에서 동작되는 상기 유도 전동기로부터, 토크 및 속도에 관한 실측 데이터와, 정격 전압과 기동 토크 및 효율성에 관한 사양 데이터를 획득하는 수신부
를 포함하고,
상기 처리부는,
상기 실측 데이터에 기초하여 작성한 제1 토크-속도 특성 곡선을, 상기 현재 온도에서 기작성한 제2 토크-속도 특성 곡선 및 상기 타겟 온도에서 목표로 하는 제3 토크-속도 특성 곡선과 비교한 그래프를, 보정 결과 정보로서 상기 설계 단말로 제공하고,
상기 그래프에서 상기 제1 토크-속도 특성 곡선이, 상기 제2 토크-속도 특성 곡선 보다 상기 제3 토크-속도 특성 곡선 측에 근접하고, 상기 사양 데이터 내의 정격 전압과 기동 토크 및 효율성이, 상기 목표사양 내 각각의 목표치와 일치하면,
상기 유도 전동기가 상기 타겟 온도 하에서 설정된 성능 목표를 만족하는 것으로 검증하는
저온 및 극저온 유도 전동기 설계 장치.A confirmation unit for checking a specific resistance value of the conductor constituting each slot constituting the induction motor to be designed based on the target specification set in the design terminal;
A calculation unit configured to calculate a reduction rate of the specific resistance value according to changing a current temperature to a target target temperature;
A processing unit for final design of the induction motor by providing a correction value corrected for the area and the outer diameter of each slot to reflect the reduction rate to the design terminal; And
Receiving unit for acquiring actual data about torque and speed and specification data about rated voltage, starting torque and efficiency from the induction motor operated under the target temperature
Including,
The processing unit,
A graph comparing the first torque-speed characteristic curve created based on the measured data with a second torque-speed characteristic curve created at the current temperature and a third torque-speed characteristic curve targeted at the target temperature, Provided to the design terminal as correction result information,
In the graph, the first torque-speed characteristic curve is closer to the third torque-speed characteristic curve side than the second torque-speed characteristic curve, and the rated voltage, starting torque and efficiency in the specification data are the targets. If it matches each target in the specification,
Verifying that the induction motor satisfies the performance target set under the target temperature.
Low temperature and cryogenic induction motor design device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170112406A KR102017209B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method and apparatus for designing induction motor under the very low and cryogenic temperature |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170112406A KR102017209B1 (en) | 2017-09-04 | 2017-09-04 | Method and apparatus for designing induction motor under the very low and cryogenic temperature |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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