KR20120017975A - 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템 및 그 방법과, 그에 의하여 제조된 고효율 단상 유도전동기 - Google Patents

고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템 및 그 방법과, 그에 의하여 제조된 고효율 단상 유도전동기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템 및 그 방법과, 그에 의하여 제조된 고효율 단상 유도전동기에 관한 것으로서, 단상 유도전동기의 설계에 필요한 파라미터의 특성을 고려하여 파라미터별로 적합한 설계 방식을 채택하되, 특히 코어 설계에 대해서는 시뮬레이션 설계방식을 적용하고, 권선 및 콘덴서(커패시터) 용량에 대해서는 실험 설계방식을 통하여 최종 결정함으로써, 고효율 단상 유도전동기를 신속하게 최적으로 설계하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템에 있어서, 시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기의 설계 파라미터를 설정하되, 코어 파라미터를 최종적으로 결정하고, 평형 자계 조건을 만족하도록 커패시터 용량을 결정하기 위한 시뮬레이션 설계 수단; 및 상기 시뮬레이션 설계 수단에서 결정된 파라미터와 커패시터 용량에 기초하여 제작된 시작품에 대하여 실험 설계 방식을 적용하여 권선 규격 및 상기 커패시터 용량을 조정하기 위한 실험 설계 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템 및 그 방법과, 그에 의하여 제조된 고효율 단상 유도전동기{OPTIMUM DESIGN SYSTEM AND METHOD FOR HIGH EFFICIENT SINGLE INDUCTION MOTOR, AND HIGH EFFICIENT SINGLE INDUCTION MOTOR MANUFACTURED BY IT}
본 발명은 단상 유도전동기의 최적 설계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단상 유도전동기의 설계에 필요한 파라미터의 특성을 고려하여 파라미터별로 적합한 설계 방식을 채택하되, 특히 코어 설계에 대해서는 시뮬레이션 설계방식을 적용하고, 권선 규격 및 콘덴서(커패시터) 용량에 대해서는 실험 설계방식을 통하여 최종 결정(조정)함으로써, 단상 유도전동기를 신속하게 최적으로 설계할 수 있는, 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템 및 그 방법과, 그에 의하여 제조된 고효율 단상 유도전동기에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 에너지자원기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-E-CM-11-P-03-0-000-2008, 과제명: 프리미엄급 고효율 단상 유도전동기 개발].
도 1은 종래의 시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기를 설계하는 방법에 대한 흐름도이다.
종래의 시뮬레이션(컴퓨터 시뮬레이션)을 이용한 설계 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 우선적으로 설계 사양을 결정한 후(100), 장하 분배법(Loading Distribution Method)을 이용하여 고정자 철심, 회전자 철심, 및 주권선의 초기치를 설계한다(102). 그리고 나서, 등가회로 해석을 이용하여 보조권선, 커패시터, 주권선의 최적 설계를 수행한다(104).
"104"의 설계 결과가 목표 사양을 만족하는 지를 확인하여(106), 만족하면 설계 결과를 출력하는데(110), 이렇게 출력된 설계 결과에 기초하여 단상 유도전동기가 제작(제조)되는 것이다.
만약, 목표 사양을 만족하지 않으면, 고정자 슬롯, 회전자 슬롯, 및 엔드링을 변경한 후(108) 다시 "104" 과정(최적 설계)을 수행하며, 이러한 변경 과정(108)은 목표 사양을 만족할 때까지 반복 수행된다.
하지만, 상기와 같은 종래의 시뮬레이션을 이용한 설계 방법은 모든 설계 과정에서 이론적인 수식과 통상적인 재질 데이터를 사용하기 때문에 실제 전동기 재료(예를 들어, 전기강판, 동선, 알루미늄 다이캐스팅 등)의 상태나 온도 상승, 부품 가공오차(예를 들어, 공극, 권선, 샤프트 등에서의 오차), 조립 오차 등을 정확하게 고려하는데 한계가 있으며, 이로 인하여 어느 정도 단상 유도전동기의 효율을 높일 수는 있으나 프리미엄급과 같은 고효율의 유도전동기를 설계하는 것이 심히 곤란하다는 문제점이 있었다.
도 2는 종래의 실험을 이용하여 단상 유도전동기를 설계하는 방법에 대한 설명도이다.
종래의 실험을 이용한 설계 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 경험에 의한 설계식과 간단한 수식을 이용하여 시작품을 제작한 후 실험에 의해 보완함으로써 단상 유도전동기의 성능을 개선한다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이드닥스를 이용하여 주권선과 보조권선 측으로 서로 다른 전원을 인가하는 실험을 통하여, 주권선/보조권선의 규격(턴수 및 굵기)과 커패시터 용량을 재설계(재설정)한다.
하지만, 상기와 같은 종래의 실험을 이용한 설계 방법은 초기 설계 사양에 기초하여 제작된 시작품에 대한 실험을 통하여 보완하기 때문에, 초기 설계치의 오차가 심할 경우에는 실험에 의한 보완을 통해서도 오차 극복이 불가능하여 최적 설계를 달성할 수 없다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래기술 중에서 시뮬레이션을 이용한 설계 방식은 재료 특성이나 제작 오차를 고려하지 못한다는 문제점이 있고, 실험을 이용한 설계 방식은 초기 설계사양의 설정 오차로 인하여 최적 설계가 곤란하다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 단상 유도전동기의 설계에 있어 시뮬레이션 설계방식이나 실험 설계방식 중 어느 하나의 방식만을 사용하지 않고 두 가지 방식을 결합하여 사용함으로써 설계의 시간 및 정확도를 개선할 수 있게 하는, 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템 및 그 방법과, 그에 의하여 제조된 고효율 단상 유도전동기를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 단상 유도전동기의 설계에 필요한 파라미터의 특성을 고려하여 파라미터별로 적합한 설계 방식을 채택하여 적용하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명은 코어 설계(고정자 외경, 회전자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 슬롯, 적층 길이)에 대해서는 시뮬레이션 설계방식을 적용하고, 권선 규격 및 콘덴서(커패시터) 용량에 대해서는 실험 설계방식을 통하여 최종 결정(조정)하는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로 본 발명은, 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템에 있어서, 시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기의 설계 파라미터를 설정하되, 코어 파라미터를 최종적으로 결정하고, 평형 자계 조건을 만족하도록 커패시터 용량을 결정하기 위한 시뮬레이션 설계 수단; 및 상기 시뮬레이션 설계 수단에서 결정된 파라미터와 커패시터 용량에 기초하여 제작된 시작품에 대하여 실험 설계 방식을 적용하여 권선 규격 및 상기 커패시터 용량을 조정하기 위한 실험 설계 수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 방법에 있어서, 시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기의 설계 파라미터를 설정하되, 코어 파라미터를 최종적으로 결정하는 제1 시뮬레이션 단계; 상기 단상 유도전동기가 평형 자계 조건을 만족하도록 커패시터 용량을 결정하는 제2 시뮬레이션 단계; 및 상기 제1 및 제2 시뮬레이션 단계에서 결정된 파라미터 및 커패시터 용량에 기초하여 제작된 시작품에 대하여, 실험 설계 방식을 적용하여 권선 규격 및 상기 커패시터 용량을 조정하는 실험 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기의 최적 설계 방법에 의하여 결정된 설계 파라미터 값에 기초하여 제작된 고효율 단상 유도전동기를 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명은, 기존의 시뮬레이션을 이용한 설계방식과 실험에 의한 설계 방식을 최적으로 결합하여 사용함으로써, 각각의 설계 방식이 갖는 단점을 극복하고 장점을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다. 즉, 본 발명은 단상 유도전동기의 설계에 필요한 파라미터의 특성을 고려하여 파라미터별로 적합한 설계 방식을 채택하되, 특히 시뮬레이션을 통해서는 코어(고정자 외경, 회전자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 슬롯, 적층 길이)를 최종 결정하고 실험에 의하여 권선(주권선, 보조권선) 규격과 콘덴서(커패시터) 용량을 최종 결정함으로써, 설계값과 실험값의 오차와 설계/개발 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
더욱 상세하게, 본 발명을 기존의 설계 방식(시뮬레이션을 이용한 설계 방식, 실험을 이용한 설계 방식)과 개별적으로 비교하면, 다음과 같은 장점을 가진다.
먼저, 본 발명을 기존의 시뮬레이션을 이용한 설계 방식과 비교하면, 본 발명은 시뮬레이션을 이용해서는 코어 설계를 수행하기 때문에 설계 파라미터가 적어서 시뮬레이션 시간을 단축할 수 있으며, 또한 권선과 커패시터 용량에 대해서는 실험 방식을 통하여 최종 결정하기 때문에 재료의 특성이나 제작 오차 등을 고려함으로써 프리미엄급의 고효율 단상 유도전동기를 설계할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 본 발명을 기존의 실험을 이용한 설계 방식과 비교하면, 본 발명은 시뮬레이션을 통하여 초기 설계를 수행하고 그 결과에 기초하여 실험을 하기 때문에 초기 설계치의 부적절한 설정에 따른 시행 착오 횟수나 실험 오차를 최소화할 수 있고, 이로 인하여 프리미엄급의 고효율 단상 유도전동기를 신속하게 설계할 수 있으며, 또한 실험을 통해서는 권선과 커패시터 용량만 최적화하면 충분하기 때문에, 실험 시간 및 제작 시간을 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기를 설계하는 방법에 대한 흐름도,
도 2는 종래의 실험을 이용하여 단상 유도전동기를 설계하는 방법에 대한 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템의 일실시예 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 5는 본 발명에 따른 콘덴서 용량 산정을 위한 등가 회로도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템의 일실시예 구성도이다.
본 발명은 단상 유도전동기의 설계에 필요한 파라미터의 특성을 고려하여 파라미터별로 적합한 설계 방식을 채택하여 적용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명은 코어 설계(고정자 외경, 회전자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 슬롯, 적층 길이)에 대해서는 시뮬레이션 설계방식을 적용하고, 권선 규격 및 콘덴서(커패시터) 용량에 대해서는 실험 설계방식을 통하여 최종 결정한다.
단상 유도전동기의 파라미터 중에서 고정자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 외경, 회전자 슬롯 그리고 적층 길이는 기존의 장하 분배법이나 D2L법 등을 이용한 컴퓨터 시뮬레이션을 통하여 시작품 제작 없이도 거의 최적으로 설계할 수 있다.
그러나, 고정자 권선 및 콘덴서 용량은 시작품의 재료 특성 및 제작상의 오차 등과 관련되는 바, 시뮬레이션 설계 방식으로는 완벽하게 설계하는 것이 어렵다. 즉, 시뮬레이션 설계 방식은 코어 열처리, 타발(Stamping)시 버(Burr)의 발생, 권선 엔드턴 부분의 누설자속, 비 균일한 공극 가공 등에 의한 영향을 고려하지 못하는 한계가 있다.
즉, 단상 유도전동기의 최적 설계는 전동기 재료(전기강판, 동선, 알루미늄 다이캐스팅 등) 및 제작 오차(공극, 권선, 샤프트 등) 등과도 관련되기 때문에, 효율, 역률, 토크 특성을 만족하는 권선 및 커패시터를 설계하는 것은 시뮬레이션 설계 방식만으로는 곤란하며, 따라서 시뮬레이션 설계 방식만 이용하여 어느 정도 단상 유도전동기의 효율을 높일 수는 있으나 프리미엄급 같은 고효율 전동기를 설계하는 것은 어렵다.
따라서, 본 발명은 시뮬레이션 설계치와 실제 시작품의 성능이 차이가 나는 경우, 고정자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 외경, 회전자 슬롯, 및 적층 길이는 시뮬레이션 설계치를 바꾸지 않고 그대로 사용하고, 다만 권선(주권선/보조권선의 턴수 및 권선 굵기) 및 커패시터 용량을 수정하여 개선할 수 있다. 즉, 본 발명은 시뮬레이션 설계 방식을 초기 설계를 수행한 후, 실험을 통해 주권선과 보조권선의 최적전압과 위상차를 측정하여 그 초기 설계를 보완한다면, 단상 유도전동기를 시행착오를 몇 번 거치지 않고도 단시간 내에 최적으로 설계할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 단상 유도기 최적 설계 시스템은, 도면에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 설계부(30), 시작품 제작부(32), 및 실험 설계부(34)를 포함하여 이루어진다. 이하, 각각의 구성 요소에 대하여 상세히 설명하면, 다음과 같다.
시뮬레이션 설계부(30)는 단상 유도전동기의 설계 파라미터(코어 파라미터, 권선, 커패시터 등)를 도출(설정)하되, 특히 코어 파라미터를 최종적으로 결정하고, 또한 단상 유도전동기의 등가 회로에서 평형 자계 조건을 만족하도록 커패시터 용량(수학식 1 참조)을 결정한다. 여기서, 코어 파라미터는 고정자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 외경, 회전자 슬롯, 및 적층 길이를 포함한다.
시작품 제작부(32)는 시뮬레이션 설계부(40)에서 결정된 파라미터와 커패시터 용량에 기초하여 시작품을 제작하는데, 이때에는 기존의 다양한 자동 제작 기술이 적용될 수 있다. 실시예에 따라서, 시작품 제작부(32)는 단상 유도기 최적 설계 시스템에 포함되지 않는 별개의 장치에 해당할 수도 있다.
실험 설계부(34)는 시작품 제작부(32)에 의하여 제작된 시작품에 대하여 실험 설계 방식을 적용하여 권선 규격(주권선, 보조권선에 대한 규격), 및 커패시터 용량을 최종 결정(조정)한다. 여기서, 권선 규격은 턴수 및 권선 굵기를 포함한다.
한편, 본 발명의 최적 설계 시스템은 도면에는 도시되지 않았으나, 다이나모미터(Dynamometer), 파워미터(Powermeter) 등을 포함할 수 있으며, 실시예에 따라서는 최종 설계가 목표 사양에 만족하는지를 확인하는 '테스트부'가 더 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 도 3에 도시된 바와 같은 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템에서 수행되는 과정을 나타낸다.
먼저, 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기의 설계 파라미터의 초기치를 도출(설정)하되, 특히 코어 파라미터(고정자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 외경, 회전자 슬롯, 적층길이)를 최종적으로 결정하고, 또한, [수학식 1]을 이용하여 콘덴서(커패시터) 용량을 산출(결정)한다(400).
다음으로, "400"에서 구한 코어 파라미터와 콘덴서(커패시터) 용량에 기초하여 단상 유도전동기의 시작품을 제작한다(402). 여기서, 시작품 제작은 수동으로 제작하거나, 자동 공정 설비에 따라 제작될 수 있다.
이후, 상기 제작된 시작품에 대한 실험을 통하여 권선 규격(주권선/보조권선의 턴수 및 권선 굵기)과 커패시터 용량을 최종 결정(설계)한다(404). 여기서의 실험 과정은 재료특성이라든가 제작 오차 등을 반영하는 과정이다.
상기 과정(400 내지 404)은 최종 설계된 단상 유도전동기가 소정의 목표 사양에 해당할 때까지 반복 수행한다(406).
상기와 같은 본 발명은 시뮬레이션 설계방법이나 실험 설계방법 중 어느 하의 방법에 의해서만 설계할 때보다 설계시간을 단축할 수 있다. 왜냐하면, 기존의 시뮬레이션을 이용한 설계 방법에서는 모든 설계 파라미터를 도출(설정)하여야 했으나 본 발명은 코어형상과 적층길이만 결정하고 권선과 콘덴서 용량은 실험 설계방법을 통해서 결정하면 되기 때문이다. 또한, 콘덴서 용량도 기존의 간단한 수식과 경험치를 사용하지 않고 최적 설계식(수학식 1)을 이용하여 자동 설정함으로써 설계시간을 크게 줄일 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나, 도 4의 방법에 따라 최적으로 설계/제작된 단상 유도전동기는 프리미엄급의 고효율 단상 유도전동기에 해당하며, 이 또한 본 명세서에서 다루는 발명의 범위에 포함된다.
도 5는 본 발명에 따른 콘덴서 용량 산정을 위한 등가 회로도로서, 단상 유도전동기에 대하여 정상분 성분과 역상분 성분을 분리하여 나타낸 등가 회로를 나타낸다.
본 발명에 따라 최적으로 제작하고자 하는 단상 유도전동기의 콘덴서(커패시터) 용량은 다음의 [수학식 1]을 이용하여 구한다(도 4의 "400" 참조).
Figure pat00001
여기서, XC는 용량성 리액턴스, C는 콘덴서(커패시터) 용량, ω는 각주파수(2πf),
Figure pat00002
,
Figure pat00003
, R+는 슬립에 따른 정방향 토크의 등가 저항, X+는 슬립에 따른 정방향 토크의 리액턴스를 나타낸다.
이하, [수학식 1]의 유도 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5의 단상 유도전동기의 등가 회로도에서 정상분과 역상분 그리고 보조권선의 임피던스를 구할 수 있으며, 이는 아래의 [수학식 2]와 같다.
Figure pat00004
상기 [수학식 2]의 식을 이용하여 등가회로 방정식을 유도하면, 다음의 [수학식 3]과 같다.
Figure pat00005
상기 [수학식 3]에서 정상분 전류와 역상분 전류를 구하면, 각각은 [수학식 4], [수학식 5]와 같다.
Figure pat00006
Figure pat00007
단상 유도전동기를 최적 효율로 운전하기 위해서는 평형 자계를 만들어야 하는데, 이는 역상분 전류(수학식 5)를 "0"으로 함으로써 구현할 수 있다. 역상분 전류는 속도에 따라 보조권선의 커패시턴스(C)를 변화함으로써 "0"으로 만들 수 있다. 역상분 전류는 상기의 [수학식 5]와 같이 표현되며,
Figure pat00008
일 때, 그 크기가 "0"이 된다.
Figure pat00009
Figure pat00010
상기 [수학식 7]을 이용하여 [수학식 6]을 만족하는 조건을 구하면, 다음의 [수학식 8]과 같다.
Figure pat00011
한편, 일반적으로 콘덴서형 전동기에서는
Figure pat00012
,
Figure pat00013
이다. 그러므로,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
일 경우 평형 자계가 된다. 따라서 속도에 따라 최적효율을 나타내는 커패시터 용량은
Figure pat00016
이 된다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
30: 시뮬레이션 설계부 32: 시작품 제작부
34: 실험 설계부

Claims (12)

  1. 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 시스템에 있어서,
    시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기의 설계 파라미터를 설정하되, 코어 파라미터를 최종적으로 결정하고, 평형 자계 조건을 만족하도록 커패시터 용량을 결정하기 위한 시뮬레이션 설계 수단; 및
    상기 시뮬레이션 설계 수단에서 결정된 파라미터와 커패시터 용량에 기초하여 제작된 시작품에 대하여 실험 설계 방식을 적용하여 권선 규격 및 상기 커패시터 용량을 조정하기 위한 실험 설계 수단
    을 포함하는 최적 설계 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 설계 수단에서 결정된 파라미터와 커패시터 용량에 기초하여 시작품을 제작하기 위한 시작품 제작 수단
    을 더 포함하는 최적 설계 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코어 파라미터는,
    고정자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 외경, 회전자 슬롯, 및 적층 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 설계 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 설계 수단은,
    상기 단상 유도전동기의 등가 회로에서 평형 자계 조건을 만족하도록 상기 커패시터 용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 최적 설계 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 권선 규격은,
    주권선 및 보조권선에 대한 턴수 및 권선 굵기인 것을 특징으로 하는 최적 설계 시스템.
  6. 고효율 단상 유도전동기의 최적 설계 방법에 있어서,
    시뮬레이션을 이용하여 단상 유도전동기의 설계 파라미터를 설정하되, 코어 파라미터를 최종적으로 결정하는 제1 시뮬레이션 단계;
    상기 단상 유도전동기가 평형 자계 조건을 만족하도록 커패시터 용량을 결정하는 제2 시뮬레이션 단계; 및
    상기 제1 및 제2 시뮬레이션 단계에서 결정된 파라미터 및 커패시터 용량에 기초하여 제작된 시작품에 대하여, 실험 설계 방식을 적용하여 권선 규격 및 상기 커패시터 용량을 조정하는 실험 단계
    를 포함하는 최적 설계 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 시뮬레이션 단계에서 결정된 파라미터 및 커패시터 용량에 기초하여 시작품을 제작하는 시작품 제작 단계
    를 더 포함하는 최적 설계 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 코어 파라미터는,
    고정자 외경, 고정자 슬롯, 회전자 외경, 회전자 슬롯, 및 적층 길이를 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 설계 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제2 시뮬레이션 단계는,
    상기 단상 유도전동기의 등가 회로에서 평형 자계 조건을 만족하도록 상기 커패시터 용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 최적 설계 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 권선 규격은,
    주권선 및 보조권선에 대한 턴수 및 권선 굵기인 것을 특징으로 하는 최적 설계 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1, 제2 시뮬레이션 단계 및 실험 단계는,
    소정의 목표 사양에 해당할 때까지 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 최적 설계 방법.
  12. 제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 최적 설계 방법에 의하여 결정된 설계 파라미터 값에 기초하여 제작된 고효율 단상 유도전동기.
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