KR101142465B1 - System for improving linear synchronous motor momentum of ultra-high speed railway tube type train propel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직류전기철도의 실시간 누설전류 예측을 위한 귀환전류비 측정 시스템에 관한 것으로서, 각각 극을 갖는 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈로 구성되며, 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각이 극 간격(τ)으로 서로 이격되도록 구비된 다수개의 극을 구성하는 LSM 권선형 이동계자; 및 LSM 권선형 이동계자 하부의 지상에 설치되어 LSM 3상 전기자 코어와 그 상부에 복수개로 구비되는 LSM 3상 전기자 코일을 포함하여 구성되되, LSM 3상 전기자 코일 각각이 상기 LSM 권선형 이동계자내의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 구비되는 LSM 3상 전기자;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수개의 극으로 구성된 LSM 계자를 모듈화하여 모듈화된 권선형 이동계자를 차상에 배치할 때 인접 권선형 이동계자와 최적화된 MPSS Ratio가 고려된 간격으로 배치하여 LSM 권선형 이동계자 전체 모듈에 의해 발생되는 코깅력 리플의 평균값을 줄임으로써, LSM의 추진력 특성을 개선함은 물론 초고속튜브열차의 고속 주행 중 발생할 수 있는 전자기적 소음 및 진동 개선하고, LSM의 차상에 설치되는 유한길이의 권선형 계자에 대하여 모듈별로 MPSS 값만큼 이동시켜 설치함으로써, 제작 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.The present invention relates to a feedback current ratio measurement system for real-time leakage current prediction of DC electric railway, and comprises a first LSM field module, a second LSM field module to n-th LSM field module each having a pole, the first LSM An LSM winding type mobile field constituting a plurality of poles each of the field module and the second LSM field module to the n-th LSM field module spaced apart from each other at a pole spacing τ; And an LSM three-phase armature coil installed on the ground below the LSM winding-type mobile field and provided with a plurality of LSM three-phase armature coils, wherein each of the LSM three-phase armature coils is formed within the LSM winding-type mobile field. It includes; LSM three-phase armature is provided to have the same interval as the pole spacing (τ).
According to the present invention as described above, when the LSM field consisting of a plurality of poles is modularized to arrange the modular winding mobile field on the vehicle, the adjacent winding mobile field and the optimized MPSS Ratio are arranged at intervals considering the LSM winding type By reducing the average value of the cogging force ripple generated by the entire moving field module, it not only improves the propulsion characteristics of the LSM, but also improves the electromagnetic noise and vibration that can occur during the high-speed driving of ultra high speed tube trains, By installing by moving the MPSS value for each module for the finite-length winding field, it is easy to manufacture and maintain.
Description
본 발명은 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LSM의 코깅력 리플을 줄여서 추진력 특성을 개선하기 위한 MPSS(Module Phase Set Shift) 기법을 적용하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to an MPSS application system for improving propulsion characteristics of a high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor, and more particularly, to improve propulsion characteristics by reducing the cogging force ripple of the LSM. It relates to techniques for applying techniques.
일반적으로 LSM의 추진력 리플은 세 개의 성분을 가지고 있다 : (1) 코깅력, 즉 영구자석이나 전자석에 의한 여자 자속과 슬롯 개방에 의한 전기자 코어의 가변 퍼미언스 사이의 상호작용에 의해 발생하는 힘, (2) 공극에서 자속밀도의 사인이나 사다리꼴형 분포의 왜곡에 의해 발생하는 성분, (3) 상전류 정류와 전류 리플에 의해 발생하는 성분으로 구분이 가능하다. 이렇게 발생하는 LSM의 추진력 리플은 초고속튜브열차와 같이 고속으로 주행하는 자기부상차량에 적용되는 경우, 고속 주행 중 진동과 소음의 원인이 되기 때문에 LSM의 추진력 리플 개선은 필수적이다.In general, the propulsion ripple of an LSM has three components: (1) the cogging force, that is, the force generated by the interaction between the excitation flux by a permanent or electromagnet and the variable permission of the armature core by slot opening. , (2) components caused by sine of magnetic flux density or distortion of trapezoidal distribution in voids, and (3) components caused by phase current rectification and current ripple. When the driving force ripple of the LSM is applied to a magnetic levitation vehicle that travels at a high speed such as a high speed tube train, it is necessary to improve the driving force ripple of the LSM because it causes vibration and noise during the high speed driving.
산업용 LSM의 설계에 있어서, LSM의 주행 중 발생되는 코깅력 및 추진력 리플을 줄이기 위해서 이동 영구자석 계자형 구조의 경우에는 영구자석을 비스듬히 배치하는 스큐기법을 이용하고, 이동 전기자형 구조의 경우에는 3상 전기자 권선에 Phase Set Shift(PSS) 기법을 적용하고 있다.In the design of the industrial LSM, in order to reduce the cogging force and the propulsion ripple generated during the driving of the LSM, a skew technique in which the permanent magnet is arranged obliquely in the case of a moving permanent magnet field structure, and in the case of a mobile armature structure, 3 Phase Set Shift (PSS) is applied to the phase armature winding.
이러한, 기존의 PSS기법은 차상에 LSM의 유한길이를 갖는 3상 전기자가 설치되고, 지상에 영구자석으로 구성된 계자형 궤도를 갖는 구조에 적용이 가능함. PSS기법의 개념은 도 1a 내지 도 2b에 도시된 바와 같다.Such a conventional PSS technique can be applied to a structure in which a three-phase armature having a finite length of LSM is installed on a vehicle and a field track having permanent magnets on the ground is installed. The concept of the PSS technique is as shown in Figs. 1A to 2B.
도 2a에 도시된 바와 같이, 일반적인 이동 전기자형 LSM의 코깅력은 주기함수로 나타남. LSM의 이동 전기자의 A, B, C 상 3상 권선 조합을 One Phase Set이라고 하면, 각각의 Phase Set은 동일한 위상과 크기를 가진 코깅력 파형을 가질 것임. 따라서 LSM의 총 코깅력은 각각의 코깅력 성분을 합한 것과 같게 됨. 여기서 만약 LSM의 이동 전기자에서 각각의 Phase Set 간에 일정 크기의 간격(τps)이 존재한다면, 각각의 Phase Set 은 위상이 바뀐 코깅력 파형을 갖게 될 것임. 여기서 τps 는 Phase Set Shift이다.As shown in Figure 2a, the cogging force of a typical mobile armature LSM is represented by a periodic function. If the combination of three-phase windings of A, B, and C phases of a moving arm of an LSM is called a one phase set, each phase set will have a cogging force waveform with the same phase and magnitude. Therefore, the total cogging force of the LSM is equal to the sum of the components of each cogging force. Here, if there is a certain amount of space (τ ps ) between each phase set in the mobile armature of the LSM, each phase set will have a phase shifted cogging force waveform. Where τ ps is Phase Set Shift.
도 1b에 도시된 바와 같이 LSM의 이동 전기자의 One Phase Set에 대하여 인접한 Phase Set을 τps 만큼 이동시키면 도 2b에서 보는 바와 같이 Phase Set Shift의 비율에 따라 기존의 LSM 코깅력에 비해 값이 줄어드는 것을 확인할 수 있으며, 도 2c에서와 같이 LSM 코깅력에서 특정 차수의 고조파가 감소하는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1B, when the adjacent phase set is moved by τ ps with respect to the one phase set of the moving armature of the LSM, as shown in FIG. 2B, the value decreases compared to the existing LSM cogging force according to the ratio of the phase set shift. It can be seen that, as shown in Figure 2c it can be seen that the harmonics of a particular order in the LSM cogging force is reduced.
결국, 기존의 방식은 이동 전기자형과 영구자석형 계자를 갖는 LSM에 있어서, LSM의 이동 전기자의 A, B, C 상 3상 권선의 한 조합에 대하여 PSS기법을 적용하여 LSM 코깅력의 특정 차수의 고조파를 감소시켜서 전체적인 코깅력을 줄여 추진력 리플을 감소시키는 방안으로, 이동 전기자형과 영구자석형 계자를 갖으며, 주행거리가 짧은 공장, 산업용 이송시스템용 LSM의 추진력 리플 저감을 위하여 적용이 가능한 방식이다.After all, the conventional method is to apply the PSS technique to a combination of A, B, and C phase three-phase windings of the moving armature of the LSM in a LSM having a mobile armature type and a permanent magnet type field, and to determine the specific order of the LSM cogging force. It is a method to reduce propulsion ripple by reducing the overall cogging force by reducing harmonics of the device.It has a mobile armature type and a permanent magnet type field, and can be applied to reduce the propulsion ripple of LSM for a short traveling distance factory or industrial transportation system. That's the way.
따라서, 초고속튜브열차와 같이 주행거리가 길고, 고속 주행을 요구하는 교통시스템에서 차상에 권선형 이동계자를 갖고, 지상에 고정된 3상 전기자를 갖는 LSM에 있어서, 상기의 PSS기법을 적용할 경우, 지상에 설치되는 무한 길이의 3상 전기자의 A, B, C 상 3상 권선의 조합별로 τps 만큼 이동시켜 설치를 해야 하기 때문에 정밀시공의 어려움이 따를 뿐 아니라, 정밀시공에 따른 시공비용이 증가하게 되는 문제가 발생하는 단점이 있다.Therefore, in the LSM which has a long moving distance like a high speed tube train and a winding type mobile field meter on a vehicle and a three-phase armature fixed on the ground in a traffic system requiring high speed travel, the above PSS technique is applied. Since it is necessary to move by τ ps for each combination of three-phase windings of A, B, and C phases of infinite length three-phase armatures installed on the ground, the installation cost is not only difficult, but also the cost of construction There is a disadvantage that the problem that increases.
본 발명의 목적은, 초고속 자기부상열차와 같이 차상에 권선형 이동계자를 갖으며, 이동계자의 극수가 많기 때문에 일정 계자 극수 단위로 모듈화된 LSM 시스템에 적용함으로써, LSM의 코깅력 리플을 줄여 추진력 특성을 개선하기 위한 MPSS을 제공을 통해 추진력 특성을 개선함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to have a winding-type mobile field meter on a vehicle, such as an ultra-high speed magnetic levitation train, and to apply to a modular LSM system modularized by a certain number of field poles because the number of poles of the moving field is large, thereby reducing the cogging force ripple of the LSM. The purpose is to improve the propulsion characteristics through the provision of MPSS to improve the characteristics.
그리고, 본 발명의 목적은, 권선형 이동계자를 갖는 LSM에 있어서, 다수개의 극으로 구성된 LSM 계자를 모듈화하여 모듈화된 권선형 이동계자를 차상에 배치할 때 인접 권선형 이동계자와 최적화된 MPSS Ratio가 고려된 간격으로 배치토록 함으로써, LSM 권선형 이동계자 전체 모듈에 의해 발생되는 코깅력 리플의 평균값을 줄여 LSM의 추진력 특성을 개선을 통해 초고속튜브열차의 고속 주행 중 발생할 수 있는 전자기적 소음 및 진동 특성을 저감시킴에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to optimize the MPSS Ratio with an adjacent winding type mobile field when an LSM having a plurality of poles is modularized to arrange a modular winding type mobile field on a vehicle. Is placed at the intervals considered, and the electromagnetic noise and vibration that may occur during the high-speed driving of the ultra-high speed tube train by improving the propulsion characteristics of the LSM by reducing the average value of the cogging force ripple generated by the entire LSM winding type mobile field module. The purpose is to reduce the characteristics.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템은, 각각 극을 갖는 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈로 구성되며, 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각이 극 간격(τ)으로 서로 이격되도록 구비된 다수개의 극을 구성하는 LSM 권선형 이동계자; 및 LSM 권선형 이동계자 하부의 지상에 설치되어 LSM 3상 전기자 코어와 그 상부에 복수개로 구비되는 LSM 3상 전기자 코일을 포함하여 구성되되, LSM 3상 전기자 코일 각각이 상기 LSM 권선형 이동계자내의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 구비되는 LSM 3상 전기자;를 포함한다.MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor of the present invention for achieving the technical problem, the first LSM field module, the second LSM field module to n-th LSM each having a pole An LSM winding type mobile field including a plurality of poles, each of which comprises a field module, wherein each of the first LSM field module, the second LSM field module, and the n-th LSM field module is spaced apart from each other at a pole interval τ; And an LSM three-phase armature coil installed on the ground below the LSM winding-type mobile field and provided with a plurality of LSM three-phase armature coils, wherein each of the LSM three-phase armature coils is formed within the LSM winding-type mobile field. It includes; LSM three-phase armature is provided to have the same interval as the pole spacing (τ).
또한, 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각은 극 간격(τ)에 MPSS(Module Phase Set Shift)값(τmpss)을 더한 값 만큼 서로 이격된 거리(계자 모듈간 간격(τ + τmpss))를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다.In addition, each of the first LSM field module and the second LSM field module to the n-th LSM field module may be spaced apart from each other by a distance obtained by adding a module phase set shift (MPSS) value τ mpss to the pole distance τ. Interval τ + τ mpss ).
또한, MPSS값(τmpss)은, [수학식1]을 통해 도출되는 것을 특징으로 한다.In addition, the MPSS value (tau mpss ) is characterized in that derived through [Equation 1].
[수학식1][Equation 1]
또한, LSM 3상 전기자 코일은, 제1 LSM 계자모듈의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 그 하단에서 소정거리 이격되도록 구성되되, 제1 LSM 계자모듈과 제2 LSM 계자모듈간의 계자 모듈간 간격(τ + τmpss)이 이격됨에 따라 제2 LSM 계자모듈의 극들은 LSM 3상 전기자 코일과 MPSS값(τmpss)만큼 이격되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the LSM three-phase armature coil is configured to be spaced a predetermined distance from the lower end so as to have the same interval as the pole spacing (τ) of the first LSM field module, between the field module between the first LSM field module and the second LSM field module As the interval τ + τ mpss is spaced apart, the poles of the second LSM field module are configured to be spaced apart from the LSM three-phase armature coil by an MPSS value τ mpss .
그리고, LSM 권선형 이동계자의 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각에 대한 추진력 특성을 분석하여 제1 LSM 계자 추진력정보, 제2 LSM 계자 추진력정보 내지 제n LSM 계자 추진력정보를 생성하며, 생성된 제1 LSM 계자 추진력정보, 제2 LSM 계자 추진력정보 내지 제n LSM 계자 추진력정보들을 매핑(Mapping)하여 LSM 권선형 이동계자의 전체 추진력 정보를 생성하는 추진력 계산모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The first LSM field thrust force information and the second LSM field thrust force information to the nth LSM are analyzed by analyzing propulsive force characteristics of each of the first LSM field module, the second LSM field module, and the nth LSM field module of the LSM winding type mobile field. Propulsion force calculation module for generating field propulsion information, mapping the generated first LSM field propulsion information, second LSM field propulsion information to n-th LSM field propulsion information to generate overall propulsion information of the LSM winding type mobile field It characterized in that it further comprises.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 다수개의 극으로 구성된 LSM 계자를 모듈화하여 모듈화된 권선형 이동계자를 차상에 배치할 때 인접 권선형 이동계자와 최적화된 MPSS Ratio가 고려된 간격으로 배치하여 LSM 권선형 이동계자 전체 모듈에 의해 발생되는 코깅력 리플의 평균값을 줄임으로써, LSM의 추진력 특성을 개선함은 물론 초고속튜브열차의 고속 주행 중 발생할 수 있는 전자기적 소음 및 진동 개선하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, when the LSM field consisting of a plurality of poles is modularized to arrange the modular winding mobile field on the vehicle, the adjacent winding mobile field and the optimized MPSS Ratio are arranged at intervals considering the LSM winding type By reducing the average value of the cogging force ripple generated by the entire moving field module, it is possible to improve the propulsion characteristics of the LSM as well as to improve the electromagnetic noise and vibration that may occur during the high-speed driving of the ultra-high speed tube train.
그리고, 본 발명에 따르면, LSM의 차상에 설치되는 유한길이의 권선형 계자에 대하여 모듈별로 MPSS 값만큼 이동시켜 설치함으로써, 제작 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.In addition, according to the present invention, by moving the installation by the MPSS value for each module for the finite-length winding field installed on the vehicle of the LSM, there is an effect of easy manufacturing and maintenance.
도 1a는 일반적인 이동전기자형 LSM을 도시한 측면도.
도 1b는 종래의 이동전기자형 LSM의 추진력 특성 개선을 위한 PSS기법 적용도.
도 2a는 종래의 이동전자기형 LSM의 PSS기법 적용에 따른 코깅력 감소 특성을 도시한 도면.
도 2b는 PSS 기법 적용에 따라 LSM의 코깅력 감소 특성을 도시한 도면.
도 2c는 PSS 기법 적용에 의한 LSM 코깅력 고조파의 감소 특성을 도시한 도면.
도 3a는 일반적인 초고속튜브열차 추진 및 부상용 권선형 이동계자를 갖는 LSM를 도시한 측면도.
도 3b는 종래의 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기를 도시한 측면도.
도 3c는 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템을 적용한 권선형 이동계자를 갖는 LSM의 MPSS를 도시한 측면도.
도 4는 본 발명에 따른 직초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템에 따른 모듈별 코깅력 감소의 원리를 도시한 도면.
도 5a는 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템의 LSM 권선형 이동계자 각각의 모듈별 코깅력 분석 결과를 도시한 도면.
도 5b는 본 발명에 따른 LSM 권선형 이동계자 각각의 모듈별 코깅력 감소량 결과를 도시한 도면.
도 6a는 본 발명에 따라 부하각 변화에 따른 단일 LSM 계자모듈별 추진력 특성 곡선을 도시한 도면.
도 6b는 본 발명에 따라 MPSS 기법 적용에 의한 LSM 권선형 이동계자 각각의 LSM 계자모듈별 운전 부하각과 그에 따른 추진력 특성 곡선으로부터 매핑된 LSM 권선형 이동계자의 전체 추진력 정보를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템의 추진력 계산모듈에 의해 생성된 LSM 권선형 이동계자의 전체 추진력 정보에 의해 MPSS Ratio 변화에 따른 평균 추진력 변화 특성을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기를 도시한 전면도.Figure 1a is a side view showing a typical mobile armature LSM.
Figure 1b is a diagram of applying the PSS technique for improving the propulsion characteristics of the conventional mobile armature LSM.
Figure 2a is a diagram showing the cogging force reduction characteristics according to the application of the PSS technique of the conventional mobile electromagnetic LSM.
Figure 2b is a diagram showing the cogging force reduction characteristics of the LSM in accordance with the application of the PSS technique.
Figure 2c is a diagram showing the reduction characteristics of the LSM cogging force harmonics by applying the PSS technique.
Figure 3a is a side view showing the LSM having a conventional ultra-fast tube train propulsion and floating wound mobile field.
Figure 3b is a side view showing a conventional high speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor.
Figure 3c is a side view showing the MPSS of the LSM having a winding type moving field applying the MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor according to the present invention.
4 is a view showing the principle of cogging force reduction by module according to the MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the linear high-speed tube train propulsion and floating linear motor according to the present invention.
Figure 5a is a diagram showing the results of the cogging force analysis for each module of the LSM winding type mobile field of the MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor according to the present invention.
Figure 5b is a view showing a cogging force reduction result for each module of the LSM winding type mobile field according to the present invention.
Figure 6a is a diagram showing the propulsion characteristics curve for each single LSM field module according to the load angle change in accordance with the present invention.
Figure 6b is a view showing the total propulsion information of the LSM winding type mobile field mapped from the operating load angle of each LSM field module and the propulsion characteristic curve according to the LSM winding type mobile field by applying the MPSS technique in accordance with the present invention.
7 is according to the change in the MPSS Ratio by the total propulsion information of the LSM winding type mobile field generated by the propulsion force calculation module of the MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear motor according to the present invention Figure showing average propulsion change characteristics.
8 is a front view showing the ultra-high speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor according to the present invention.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.Specific features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims are to be interpreted in accordance with the technical idea of the present invention based on the principle that the inventor can properly define the concept of the term in order to explain his invention in the best way. It should be interpreted in terms of meaning and concept. It is to be noted that the detailed description of known functions and constructions related to the present invention is omitted when it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
도 3c에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템(S)은, LSM 권선형 이동계자(10), LSM 3상 전기자(20) 및 추진력 계산모듈(30)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3c, the MPSS application system S for improving the propulsion characteristics of the ultra-high speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor according to the present invention includes an LSM winding
먼저, LSM 권선형 이동계자(10)는 각각 극을 갖는 복수개의 모듈로 즉, 제1 LSM 계자모듈(11), 제2 LSM 계자모듈(12) 내지 제n LSM 계자모듈(1n)로 구성되며, 제1 LSM 계자모듈(11), 제2 LSM 계자모듈(12) 내지 제n LSM 계자모듈(1n) 각각은 극 간격(τ)으로 서로 이격되도록 구비된 다수개의 극을 구성한다.First, the LSM winding type
또한, 제1 LSM 계자모듈(11), 제2 LSM 계자모듈(12) 내지 제n LSM 계자모듈(1n) 각각은 상기 극 간격(τ)에 MPSS값(τmpss)을 더한 값 만큼 서로 이격된 거리(계자 모듈간 간격(τ + τmpss))를 갖도록 배치된다.In addition, each of the first
여기서, MPSS값(τmpss)은 Module Phase Set Shift로 정의되며, 아래의 [수학식1]을 통해 도출된다.Here, MPSS value (τ mpss ) is defined as Module Phase Set Shift, and is derived through Equation 1 below.
[수학식1][Equation 1]
한편, LSM 3상 전기자(20)는 상기 LSM 권선형 이동계자(10) 하부의 지상에 설치되어 LSM 3상 전기자 코어(21)와 그 상부에 복수개로 구비되는 LSM 3상 전기자 코일(22)을 포함하여 구성되되, 복수개의 LSM 3상 전기자 코일(22) 각각은 LSM 권선형 이동계자(10)내의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 구비된다.On the other hand, the LSM three-
따라서, LSM 3상 전기자(20)의 LSM 3상 전기자 코일(22)은 LSM 권선형 이동계자(10)의 제1 LSM 계자모듈(11)의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 그 하단에서 소정거리 이격되도록 구성되되, 제1 LSM 계자모듈(11)과 제2 LSM 계자모듈(12)간의 계자 모듈간 간격(τ + τmpss)이 이격됨에 따라 제2 LSM 계자모듈(12)의 극들은 LSM 3상 전기자 코일(22)과 MPSS값(τmpss)만큼 이격되도록 구성된다.Accordingly, the LSM three-
또한, 제3 LSM 계자모듈의 극들은 LSM 3상 전기자 코일(22)과 MPSS값(τmpss) × 2 만큼 이격되도록 구성되며, 마찬가지로 제n LSM 계자모듈(1n)의 극들은 LSM 3상 전기자 코일(22)과 MPSS값(τmpss) × n 만큼 이격되도록 구성된다.
In addition, the poles of the third LSM field module are configured to be spaced apart from the LSM three-
전술한바와 같은 LSM 권선형 이동계자(10)와 LSM 3상 전기자(20)의 배치구성은 도 4에서 알 수 있듯이, LSM 권선형 이동계자(10)의 제1 LSM 계자모듈(11), 제2 LSM 계자모듈(12) 및 제n LSM 계자모듈(1n) 각각의 모듈별 코깅력의 평균값이 감소함을 알 수 있다.As shown in FIG. 4, the arrangement of the LSM winding
또한, 도 5a는 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템의 LSM 권선형 이동계자 각각의 모듈별 코깅력 분석 결과를 도시한 도면이고, 도 5b는 본 발명에 따른 LSM 권선형 이동계자 각각의 모듈별 코깅력 감소량 결과를 도시한 도면이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 MPSS Ratio 100% 값을 적용하게 되면 LSM 권선형 이동계자 각각의 모듈별 코깅력은 '0'이 됨을 알 수 있다.In addition, Figure 5a is a view showing the results of the cogging force analysis for each module of the LSM winding type mobile field of the MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor according to the present invention, Figure 5b Is a view showing the result of the cogging force reduction amount for each module of the LSM winding type mobile field according to the present invention. As shown in FIGS. 5A and 5B, when the
초고속튜브열차 추진 및 부상용 LSM의 차상에 설치되는 권선형 계자모듈에 MPSS 기법을 적용할 경우, 전술한 바와 같이 코깅력의 감소로 발생되는 추진력의 리플 특성을 개선할 수 있으나, 지상에 설치된 3상 전기자에 대하여 각각의 계자 모듈의 상대 위치가 변하게 되어 운전 중 쇄교자속에도 변화가 생기며, 이로 인해 LSM의 운전 중 발생 추진력에 손실이 발생한다.When the MPSS technique is applied to the winding field module installed on the vehicle of the LSM propulsion and floating LSM, it is possible to improve the ripple characteristics of the driving force caused by the reduction of the cogging force as described above. The relative position of each field module with respect to the armature changes, which also changes the flux linkage during operation, resulting in a loss of propulsion force generated during operation of the LSM.
따라서, 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템은, MPSS 기법 적용에 따른 LSM의 각각 계자 모듈의 위치 변화에 따른 전체 추진력을 정확하게 계산하기 위한 추진력 계산모듈(30)을 더 포함하여 구성된다.Therefore, the MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor according to the present invention, the propulsion force for accurately calculating the total propulsion force according to the position change of each field module of the LSM according to the application of the MPSS technique It further comprises a
구체적으로, 추진력 계산모듈(30)은 도 6a에 도시된 바와 같이, LSM 권선형 이동계자(10)의 제1 LSM 계자모듈(11), 제2 LSM 계자모듈(12) 내지 제n LSM 계자모듈(1n) 각각에 대한 추진력 특성을 분석하여 제1 LSM 계자 추진력정보, 제2 LSM 계자 추진력정보 내지 제n LSM 계자 추진력정보를 생성한다.Specifically, the propulsion
또한, 추진력 계산모듈(30)은 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 LSM 계자 추진력정보, 제2 LSM 계자 추진력정보 내지 제n LSM 계자 추진력정보들을 매핑(Mapping)시켜 전체 계자 즉, LSM 권선형 이동계자(10)의 전체 추진력 정보를 생성한다.In addition, the propulsion
또한, 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템의 추진력 계산모듈(30)에 의하면, 생성된 LSM 권선형 이동계자(10)의 전체 추진력 정보에 의해 MPSS Ratio 변화에 따른 평균 추진력 변화 특성을 파악할 수 있다.In addition, according to the propulsion
따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 초고속튜브열차의 추진 및 부상용 LSM의 코깅력 리플을 저감시키기 위한, LSM의 권선형 이동계자 코일, LSM의 권선형 이동계자 코어, LSM의 3상 전기자 코일 및 LSM의 3상 전기자 코어의 구성 시, LSM의 추진력 감소 허용범위를 고려하여 최적의 MPSS Ratio를 도출함으로써, LSM 권선형 이동계자의 각 계자 모듈간 간격(τ + τmpss)을 조정할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 8, the winding type moving field coil of the LSM, the winding type moving field core of the LSM, the three-phase armature coil of the LSM, and the like, to reduce the cogging force ripple of the LSM for propulsion and flotation of the ultra-high speed tube train. When the three-phase armature core of the LSM is constructed, the optimum MPSS Ratio is derived by considering the LSM propulsion reduction allowance, so that the distance (τ + τ mpss ) between each field module of the LSM winding type mobile field can be adjusted.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It will be appreciated by those skilled in the art that numerous changes and modifications may be made without departing from the invention. And all such modifications and changes as fall within the scope of the present invention are therefore to be regarded as being within the scope of the present invention.
S: 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템
10: LSM 권선형 이동계자 11: 제1 LSM 계자모듈
12: 제2 LSM 계자모듈 1n: 제n LSM 계자모듈
20: LSM 3상 전기자 21: LSM 3상 전기자 코어
22: LSM 3상 전기자 코일S: MPSS application system for propulsion characteristics improvement of high speed tube train propulsion and floating linear motor
10: LSM winding type mobile field 11: first LSM field module
12: second
20: LSM three-phase armature 21: LSM three-phase armature core
22: LSM three-phase armature coil
Claims (5)
각각 극을 갖는 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈로 구성되며, 상기 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각이 극 간격(τ)으로 서로 이격되도록 구비된 다수개의 극을 구성하는 LSM 권선형 이동계자;
상기 LSM 권선형 이동계자 하부의 지상에 설치되어 LSM 3상 전기자 코어와 그 상부에 복수개로 구비되는 LSM 3상 전기자 코일을 포함하여 구성되되, 상기 LSM 3상 전기자 코일 각각이 상기 LSM 권선형 이동계자내의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 구비되는 LSM 3상 전기자; 및
상기 LSM 권선형 이동계자의 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각의 부하각 변화에 따른 추진력 변화량인 추진력 특성을 분석하여 제1 LSM 계자 추진력정보, 제2 LSM 계자 추진력정보 내지 제n LSM 계자 추진력정보를 생성하며, 생성된 제1 LSM 계자 추진력정보, 제2 LSM 계자 추진력정보 내지 제n LSM 계자 추진력정보 각각의 부하각 변화량에 따른 추진력 특성을 MPSS 기법에 따라 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각과 매핑(Mapping)하여 상기 LSM 권선형 이동계자의 전체 추진력 정보를 생성하는 추진력 계산모듈;을 포함하되,
상기 LSM 3상 전기자 코일은, 상기 제1 LSM 계자모듈의 극 간격(τ)과 동일한 간격을 갖도록 그 하단에서 소정거리 이격되도록 구성되고, 상기 제1 LSM 계자모듈과 제2 LSM 계자모듈간의 계자 모듈간 간격(τ + τmpss)이 이격됨에 따라 상기 제2 LSM 계자모듈의 극들은 상기 LSM 3상 전기자 코일과 MPSS값(τmpss)만큼 이격되도록 구성되며,
상기 제1 LSM 계자모듈, 제2 LSM 계자모듈 내지 제n LSM 계자모듈 각각은 상기 극 간격(τ)에 MPSS(Module Phase Set Shift)값(τmpss)을 더한 값 만큼 서로 이격된 거리(계자 모듈간 간격(τ + τmpss))를 갖도록 배치되고,
상기 MPSS값(τmpss)은, [수학식1]을 통해 도출되는 것을 특징으로 하는 초고속튜브열차 추진 및 부상용 선형동기전동기의 추진력 특성 개선을 위한 MPSS 적용 시스템.
[수학식1]
Each of the first LSM field module and the second LSM field module to the n-th LSM field module each having a pole, wherein the first LSM field module, the second LSM field module to the n-th LSM field module each pole interval (τ) LSM winding type mobile field constituting a plurality of poles provided to be spaced apart from each other;
The LSM three-phase armature coil is installed on the ground below the LSM winding type mobile field and includes a plurality of LSM three-phase armature coils provided on the upper portion, wherein each of the LSM three-phase armature coils is the LSM winding type mobile field. An LSM three-phase armature provided to have the same spacing as the pole spacing τ therein; And
The first LSM field propulsion force information and the second LSM field by analyzing the propulsion force characteristics, which is the change in the propulsion force according to the load angle change of each of the first LSM field module, the second LSM field module, and the nth LSM field module of the LSM winding type mobile field; Generates thrust force information to n-th LSM field thrust force information, and generates propulsion characteristics according to load angle variation of each of the generated first LSM field thrust force information, second LSM field thrust force information to n-th LSM field thrust force information according to MPSS technique. Includes; 1 th LSM field module, the second LSM field module to n th LSM field module (Mapping) each of the driving force calculation module for generating the total propulsion information of the LSM winding type mobile field;
The LSM three-phase armature coil is configured to be spaced a predetermined distance from the lower end to have the same interval as the pole spacing (τ) of the first LSM field module, the field module between the first LSM field module and the second LSM field module As the interval τ + τ mpss is spaced apart, the poles of the second LSM field module are configured to be spaced apart from the LSM three-phase armature coil by an MPSS value τ mpss ,
Each of the first LSM field module and the second LSM field module to the n-th LSM field module may be spaced apart from each other by a distance obtained by adding a module phase set shift (MPSS) value τ mpss to the pole distance τ. Interstitial (τ + τ mpss ))
The MPSS value (τ mpss ), MPSS application system for improving the propulsion characteristics of the high-speed tube train propulsion and floating linear synchronous motor, characterized in that derived through [Equation 1].
[Equation 1]
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