연구비 : 300,000,000
본 연구 과제는 동기형 릴럭턴스 전동기의 고정자 베리어(barrier)에 대한 치수 설계를 민감도 기반 최적설계 알고리즘을 이용하여 설계한다. 동기형 릴럭턴스 전동기(Synchronous reluctance motor, SynRM)는 회전자에 영구 자석과 권선이 없어 구조가 간단하며, 돌극 구조에 의해 릴럭턴스 토크가 발생하는 전동기이다. SynRM의 성능은 회전자의 구조에 의존하므로 회전자 구조에 대한 설계가 필요하다. 회전자의 구조는 공극(barrier)의 형태로 결정되므로, 공극의 간격, 폭, 길이, 각도 등의 치수에 대하여 설계를 수행하게 된다. 기존의 몇몇 연구에서는 민감도 기반 최적화 알고리즘(Optimization Algorithm)을 도입하여 전동기를 설계한 사례가 있지만, 대부분 실험 계획법을 이용한 전동기 최적 설계를 수행하고 있다. 최적화 알고리즘을 통한 설계는 실험 계획법을 이용한 최적 설계 결과에 대한 추가적인 상세 설계를 수행하거나 실험 계획법에서는 직관적으로 도출하기 어려운 설계 결과를 도출 할 때 유용하게 활용할 수 있다. 본 연구에서는 상용 해석 프로그램인 Maxwell을 이용하여 유한요소해석을 수행하였고, MATLAB 환경에서 최적화를 수행한다. 설계 문제 정식화에서 토크 및 토크 리플 등의 목적함수를 설정하고, 공극의 치수 및 간격 등을 설계 변수로 설정한다. 공극의 치수 최적화 결과에 대한 이해를 위해 설계 변수의 개수를 조금씩 증가시키며 최적설계를 수행한다. 구속 조건의 경우 실제 제작을 고려하여 설정할 필요가 있으나, 본 연구에서는 공극의 형태를 크게 제약하지 않도록 최소화한다.
