소선박 추진용 1MW급 초전도 모터의 설계 및 특성 분석에 관한 연구
Design and characteristics study of a 1 MW class superconducting motor for small-ship propulsions
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초록
본 논문에서는 소선박 추진을 위한 1 MW 초전도 모터의 설계 및 특성에 대해 연구하였다. YBCO 선재를 사용하는 초전도 모터의 기본 설계 조건 및 구조를 기반으로 설계되었으며, 초전도 모터의 전자기 설계 과정에 최적 파라미터를 도출하기 위한 과정에 경우의 수를 축소하여 해석 시간을 축소 할 수 있는 타구치(Taguchi) 방법을 사용하였다. 1MW 급 소선박용 초전도 모터의 직경 및 축 길이 및 요구되는 초전도 선재의 길이는 각각 1.4 m, 0.77 m그리고 8.8 km이다. 초전도 코일에 발생하는 최대 자기장 및 수직 자기장은 각각 3.56 T 및 2.05 T였으며 해석결과 190 rpm에서 정격 토크는 55.2 kN·m로서 1.1 MW의 출력특성을 나타냈다. 이 결과는 초전도 모터의 적용이 필요한 소형 선박 추진 시스템 설계에 효과적으로 사용될 것이다.
Abstract
In this study, we examined the design and characteristics of a 1 MW superconducting motor for small ship propulsion. The design is based on the basic modelling conditions and structure of a superconducting motor using Yttrium barium copper oxide (YBCO) wire. To determine the best conditions for the rotor and stator sections, and reduce the time required for simulation, a modified Taguchi method was proposed. The diameter and shaft length of the 1 MW small ship superconducting motor, and length of the superconducting wire required were 1.4 m, 0.77 m, and 8.8 km, respectively. The maximum and vertical magnetic fields were 3.56 T and 2.05 T, respectively. The analysis results demonstrated that the rated torque at 190 rpm was 55.2 kN·m with an output power of 1.1 MW. These results will be effectively used in designing small ship propulsion systems that require superconducting motors.
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