리니어Motor(선형 전동기)와 일반전동기

리니어Motor(선형 전동기)와 일반전동기

 

1. 회전형 모터를 축방향으로 잘라 수평으로 편것과 같은 구조로 회전하는 대신 직진운동 시키는 것

 

2. 리니어모터의 구조 및 원리

1) 리니어모터의 구조

회전기기가 아니므로 회전부가 없고 기어, 축수 둥 동력 전달 기구가 없음

2) 리니어모터의 구동원리

1차축의 3상 또는 2상 권선에 교류전압을 공급하면 직선상에 이동하는 자계가 생겨 에어캡을 사이에 두고 마주보고 있는 2차축의 농형권선에 와전류가 생겨 자계 진행방향에 주력을 발생함

 

3. 리니어모터의 종류

1) 선형동기 전동기(LSM : Liner Synchronous Motor)

가. 특징

① 차량측 : 직류공급(초전도 자석)

② 궤도측 : 3상 전원 공급, 차량속도는 인가전압의 주파수에 등기됨. 차량속도 2fl.

f는 입력주파수, l은 Pole Pitch

③ 단부효과(end offect) 발생이 없다.

④ 보통 지상 1차방식 채용 – 고속운전 가능

⑤ 건설비가 많음(고정사 권선 궤도에 설치)

나. 리니어 동기모터의 개요

① LSM은 구조 및 제어 시스템이 복잡하지만 역울, 효율을 LIM보다 높일 수 있다.

② 자상계장, 지상전기자 모두 철심을 가지고LSM 추진력을 발생하면 동시에 흡인력을 부상력으로 이용하는 것으로 계장전류를 제어하여 갭을 10[mm] 전 후로 유지하며 주행

③ 초전도 자석은 강한 자계를 발생하므로 계자, 전기자 모두 철심이 필요 없으며 100[mm] 정도의 부상력을 발생함

 

2) 선형유도 전동기(LIM : Liner Induction Motor)

가. 특징

① 보통 차상 1차 방식임 – 중 저속운전

② 1차측에 3상전압을 공급하면 진행파가 발생하며 이 진행파와 2차축 도체판과의 상호작용으로 직선운동이 발생함

③ 궤도와 차량 사이의 공극은 약 10~20[mm]임

나. LIM의 종류

① 편측식 단1차형 LIM

② 양측식 단1차형 LIM

③ 원통식 LIM

 

4. 리니어 모터와 일반전동기의 비교

1) 리니어(선형) 전동기와 일반전동기(회전형)의 비교

전기방식	탑재방식	장점	단점
회전형 전동기	차상탑재	효율이 높다. 사용실적이 많다.	차량단면이 크다. 보수 및 소음에 불리
선형전동기	차상1차(LIM)	설치공간 및 보수비 경감	효율이 낮다. 누설자계가 크다.
	지상1차(LSM)	차량구조 간단 비접촉 집전이 가능	구동제어가 복잡 비용이 고가

① 회전형 전동기 방식의 직류전동기의 경우 소음 및 보수문제는 VVVF 인버터제어에 의한 유도 전동기를 사용하면 해결됨

② 선형전동기는 회전형 전동기에서 실현하지 못한 문제를 해결하는 방향으로 목적에 따라 적용가능

③ 선형전체(리니어모터)의 특성과 적용

선형전동기의 특성	적응효과	적용예
평면형태	소단면 지하철	선형전동기 지하철
비접촉	부상식 구성	자기부상철도
비점착	초고속주행(초전도특성)	초고속철도

 

2) 선형전동기의 개발목적 및 장점

① 선형전동기 지하철은 회전형 전동기 차량에 비하여 터널 단면적이 축소되어 건설비가 절감

② 자기부상 철도에서 선형전동기의 비접촉 구동 및 비점착성을 이용하여 초고속 및 고가 감속을 실현하도록 개발. 비접촉/비접착에 의한 제약이 없고 고가감속 제어가능