A Study on the Winding Method and Skew Effect Electromagnetic Field Characteristics of Hairpin Winding for High Power Density Motor Design

The Journal of the Korea Contents Association Pub Date : 2023-10-31 DOI:10.5392/jkca.2023.23.10.017

Cheol-Min Kim, Ki-Chan Kim

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Abstract

본 논문에서는 헤어핀 권선이 적용된 전기자동차 구동용 전동기를 기준으로 분포 계수를 확장한 비교 모델과 Skew 적층 구조 모델을 비교 분석하였다. 헤어핀 권선의 극당 상당 슬롯 수를 확장하여 분포 계수를 키울 때, 극당 상당 슬롯 수의 증가에 따른 무부하 역기전력의 THD 감소 폭은 Skew Angle 증가를 통한 THD 감소 폭보다 크게 나타난다. 부하 시, Skew Angle은 일정 각도 이상 토크 리플이 증가하는 경향을 보이지만, 극당 상당 슬롯 수의 증가에 따라 토크 리플은 감소했다. 단, 본 논문의 분석 모델의 경우 극당 상당 슬롯 수를 6 이상 증가시킬 시, 토크 발생을 위한 상전류가 20% 이상 증가했다. 따라서, 헤어핀 권선은 기존의 환동선 방식에 비해 고출력 밀도를 갖는 전기자동차 구동용 전동기의 권선 설계 폭을 넓힐 수 있다. 또한, Skew 적층구조와 함께 적용하여 전류 사용량 및 고조파 저감을 위한 상세 설계를 할 수 있다.

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