Research on Vibration Reduction in Induction Motors with Concentric Winding Configuration

Abstract

This article proposes the application of an optimal concentric winding configuration to reduce the vibration of an induction motors (IMs). First, the causes of vibration in IMs were investigated and the structural features, advantages and disadvantages of the commonly used lap winding configuration and concentric winding configuration were described. Furthermore, the characteristics were analytically compared by adjusting the turns ratio of the coils while maintaining the number of turns per slot in concentric winding. Thus, the optimal concentric winding configuration for vibration reduction was determined. To verify the vibration reduction effect of concentric winding, 2-D finite element analysis (FEA) was performed on the 37 kW IMs with both conventional lap winding and the proposed concentric winding. Finally, the vibration reduction effect of the proposed concentric winding on the IM was demonstrated through a comparison of electromagnetic performance and vibration characteristics according to winding configuration.

본 논문은 유도 모터의 진동을 저감하기 위한 최적의 동심 권선 구성 적용방법을 제안한다. 우선 유도 모터의 진동 발생 원인을 규명하고 일반적으로 사용되는 중권 배치와 동심권 배치의 구조적 특징과 장단점을 설명했다. 또한, 동심권의 슬롯당 턴 수를유지하면서 코일의 턴 비율을 조절함에 따라 특성이 어떻게 바뀌는지 비교하였다. 이를 통해 진동 저감을 위한 최적의 동심권 배치가 결정되었다. 동심권의 진동 저감 효과를 검증하기 위해 기존의 중권과 제안된 동심권이 각각 적용된 37 kW급 유도 모터에대해 2차원 유한요소해석을 수행했다. 마지막으로 권선 배치에 따른 전자기 성능 및 진동 특성 비교를 통해 유도 모터의 제안된동심권 배치에 진동 저감 효과를 검증하였다.