지하철 프로젝트에서 Nidec KDS 권상기 적용에 대한 간략한 논의

추상적인

글로벌 도시화 과정이 가속화됨에 따라 철도 운송 산업은 빠르게 발전하고 있습니다. 핵심 도시 인프라인 지하철은 승객 흐름이 증가하고 승객의 이동 수요가 다양해지는 추세에 직면해 있으며, 이는 지하철 엘리베이터의 핵심 구성 요소인 권상기에 새로운 도전을 가져오고 있습니다. 이러한 과제에는 승객 수가 많은 시나리오에서 효율성과 안전의 균형을 맞추는 방법, 편안함과 편의성에 대한 승객의 증가하는 요구를 충족하는 방법, 비용과 설계 수명의 균형을 맞추는 방법이 포함됩니다. 이 기사에서는 권상기 설계 및 제조 전문업체인 Nidec KDS가 고객에게 전문적인 솔루션을 제공하는 방법에 대해 간략하게 설명합니다.

키워드

지하철 엘리베이터, 듀티사이클, 에너지 절약 및 환경 보호, 신뢰성 분석, 과부하 용량, 서비스 수명 설계

2021년 세계 도시철도 운행 통계 및 분석 보고서의 분류 방식에 따르면, 도시철도는 지하철, 경전철, 트램 3가지로 구분할 수 있습니다. 일반적으로 철도교통은 큰 수송능력, 빠른 속도, 빈번한 출발, 안전과 편안함, 높은 정시율, 저렴한 운임, 에너지 절약, 환경 보호 등의 장점을 가지고 있습니다. 그러나 높은 기술 표준과 유지 관리 비용도 필요합니다.[1]

지하철은 도시철도의 중요한 부분으로서 도시교통 발전에 있어서 의심의 여지 없이 중요한 역할을 하고 있습니다. 이는 도시의 교통압박을 완화하고, 통합교통망 구축을 통해 도시반경과 주민생활반경을 확대하며, 주민 삶의 질을 향상시키고, 도시 전체의 이미지를 제고하며, 도시 발전과 발전, 사회적 소통과 번영을 도모하는 데 도움이 됩니다.

승객은 수직 엘리베이터를 이용하여 효율적이고 편리하게 역에 들어가고, 환승하고, 나갈 수 있습니다. 엘리베이터 모터의 기술 수준은 승객의 승차 경험을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. Nidec KDS는 60년 이상 자동차 산업에 깊이 관여해 왔습니다. 자사의 제품은 국제적으로 첨단 기술 설계, 우수한 생산 및 품질 관리를 통합합니다. 고품질 제품과 포괄적인 서비스 시스템을 통해 인도의 대규모 고객을 대상으로 지하철 프로젝트에서 엘리베이터 권상기를 10년 이상 안정적으로 공급해 왔습니다.

01 도시철도 산업의 글로벌 규모와 전망

통계에 따르면 2022년 말까지 전 세계 78개 국가 및 지역의 545개 도시에서 도시철도가 개통되었으며, 운행거리는 41,386.12km를 초과했다. 2021년 대비 전 세계 도시철도 총 이동거리는 4,531.92km로 전년 대비 11.0% 증가했다.[1]

그림 1은 세계 주요 대륙의 전체 도시 철도 운송 규모를 보여줍니다(참고: 러시아의 모든 도시는 계산을 위해 유럽으로 분류됩니다). 데이터에 따르면 지하철과 트램은 전 세계적으로 도시철도의 주류 유형이며, 전 세계 도시철도는 주로 유라시아에 집중되어 있으며 지하철은 주로 아시아 국가에 분포되어 있습니다.[1]

그림 1. 2022년 세계 대륙별 도시철도 운행거리 요약(km)

전 세계적으로 도시철도 산업은 중요한 발전 단계에 있습니다. 전 세계 정부와 기업은 운송 효율성을 향상하고, 환경 오염을 줄이며, 더 많은 승객에게 더 나은 서비스를 제공하기 위해 새로운 기술과 시설에 지속적으로 투자하고 있습니다. 글로벌 철도교통의 건설과 적용은 지속적으로 확대되고 있으며, 일부 개발도상국에서도 철도교통 건설을 적극적으로 추진하고 있습니다.

인도는 2014년부터 대규모 지하철 확장을 추진해 왔습니다. The Times of India에 따르면, 2022년 4월까지 인도의 지하철 네트워크는 870km에 걸쳐 18개 도시를 서비스했습니다. 현재 27개 도시에서 약 1,000km의 지하철 선로가 건설 중이며 매달 거의 6km의 새로운 선로가 사용되고 있습니다. 지난 10년 동안 인도 지하철 건설의 속도와 규모는 인상적이었습니다.

엘리베이터용 영구 자석 동기 모터 솔루션 전문 공급업체인 Nidec KDS는 지난 10년 동안 인도의 대규모 고객에게 1,600개 이상의 수직 엘리베이터 모터를 공급했습니다. 주요 프로젝트는 그림 2에 나와 있습니다. 강력한 기술 및 제조 역량을 갖춘 Nidec KDS는 도시 건설에 깊이 참여하고 지역 도시의 국제 이미지 구축에 기여합니다.

그림 2 Nidec Kds가 수주한 인도 지하철 프로젝트

02 지하철 산업 체인 및 엘리베이터

철도교통은 도시 산업을 연결하고, 산업체인의 확장을 촉진하며, 장비 제조, 기술 R&D 등 지원 산업의 급속한 발전을 주도합니다. 지하철 산업 체인은 그림 3에 나와 있으며, 모든 링크는 상호 의존적이며 도시 집합체와 대도시 지역의 경제 발전을 주도합니다.[2]

그림 3 지하철 산업 체인

지하철 공급망의 상위 산업인 엘리베이터는 도시 교통에 큰 편리함과 보장을 제공할 뿐만 아니라 노인, 장애인, 무거운 짐을 운반하는 시민에 대한 국가의 관심과 관심을 반영합니다. 미래 도시의 발전은 지하철 건설과 밀접하게 연관되어 있다. 철도망을 구축하는 것은 중요한 정부 프로젝트이며, 그 건설 수준은 도시 이미지에 깊은 흔적을 남길 것입니다.

그림 4 지하철 엘리베이터에 Nidec KDS 모터 적용

03 지하철 엘리베이터 모터 기술특징

지하철 수직 엘리베이터의 핵심 구성 요소인 권상기의 설계는 지하철 엘리베이터의 서비스 환경과 적용 시나리오를 고려해야 합니다. Nidec KDS 권상기의 뛰어난 성능은 아래에 설명된 바와 같이 적용 환경의 정확한 파악과 영구자석 동기 모터의 기술 축적에서 비롯됩니다.

1. 높은 듀티 사이클 및 높은 에너지 효율에 대한 요구 사항

녹색 및 저탄소 여행에 대한 세계적인 옹호를 배경으로 철도 운송 건설은 에너지 절약에 대한 더 높은 요구 사항을 제시했습니다. 따라서 다른 엘리베이터에 비해 지하철 엘리베이터는 승객 흐름이 많은 도시 시나리오를 충족하기 위해 더 높은 효율성을 갖는 견인 기계가 필요합니다. 약 1m/s의 속도를 갖는 엘리베이터의 경우 효율은 최대 90%에 달할 수 있습니다. 또한 엘리베이터 설치 요구 사항에 따라 권상기의 무게와 크기를 제어해야 합니다. 따라서 견인 기계 설계 엔지니어는 전자기 설계에 대한 풍부한 경험을 갖고 고급 전자기장 분석 소프트웨어(그림 5)를 사용하여 전자기 설계를 최적화하며 요구 사항을 충족하는 적절한 전자기 재료를 선택해야 합니다.

운송 용량에 대한 요구 사항으로 인해 견인 기계는 자주 작동하므로 듀티 사이클에 대한 요구 사항이 일반적으로 S5-60% 이상입니다. 동시에 온도 상승에 대한 요구 사항(그림 6)도 매우 높습니다.

이를 위해서는 지하철 권상기의 설계가 에너지 절약 및 낮은 온도 상승이라는 성능 요구 사항을 충족하는 것 외에도 소형화 및 경제성 원칙을 준수해야 합니다.

그림 5 전자기장 분석

그림 6 온도 상승 시뮬레이션

2. 높은 안전성과 신뢰성에 대한 요구 사항

높은 안전성과 신뢰성은 엘리베이터의 기본 요구 사항이자 속성이며, 지하철 엘리베이터의 안전성과 신뢰성에 대한 사람들의 요구 사항은 훨씬 더 높습니다. 따라서 우리는 기계적 강도에 대한 상세한 분석을 수행하고(그림 7) 기계적 하중 지지력과 제동 성능에 대한 특별한 요구 사항과 업그레이드를 제시합니다. 기계 베이스, 휠 허브, 트랙션 시브 및 샤프트와 같은 주요 기계 구성요소의 하중 지지에 대한 안전 계수가 그에 따라 증가되었습니다.

현재 당사가 수출하는 대부분의 지하철 권상기는 브레이크 토크 마진이 크고 안정적인 제동 성능을 갖춘 드럼 브레이크를 채택하고 있습니다. 완전히 검증된 전력 컨트롤러와 일치합니다. 브레이크의 입력 전압과 전류는 전력망 변동이나 다른 전기 장비의 간섭에 영향을 받지 않아 권상기의 안정적인 작동을 보장합니다.

그림 7 기계적 강도 분석

3. 강력한 과부하 안정성과 승차감에 대한 높은 요구 사항

지하철 수직 엘리베이터를 설치하는 목적 중 하나는 승객에게 편의를 제공하는 것입니다. 무거운 짐을 운반하는 시민과 노약자, 장애인 등 특별한 보호가 필요한 집단은 수직형 엘리베이터의 주요 서비스 대상입니다. 따라서 지하철 엘리베이터 권상기는 강력한 과부하 용량을 갖추어야 합니다. 과부하 해석에 따르면 과부하 용량은 2배 이상이며, 고속이나 저속, 경부하, 중부하에 관계없이 안정적으로 토크를 출력할 수 있는 것이 요구됩니다.

편안한 라이딩 경험을 제공하기 위해 견인 기계 설계에서는 고조파 억제, 특히 저속 고조파(편안함에 큰 영향을 미치는)와 힘 파동 진폭(그림 8)의 억제 및 감소, 저속 토크 리플(그림 9) 및 코깅 토크의 감소에도 특별한 주의를 기울였습니다. 이를 통해 엘리베이터는 공정 전반에 걸쳐 저소음, 저진동으로 원활하게 작동하여 승객에게 좋은 승차 경험을 제공합니다.

그림 8 힘파 분석

그림 9 토크 분석

4. 긴 설계수명과 인간화된 유지보수를 위한 요구사항

지하철 견인 기계의 설계는 또한 서비스 수명에 초점을 맞춰야 합니다. 이는 견인 기계의 수명을 연장하기 위해 위에서 언급한 낮은 온도 상승 및 높은 기계적 강도와 같은 측면에만 국한되지 않고 모터 절연, 베어링, 윤활 그리스 및 영구 자석과 같은 다른 측면도 포함합니다. 예를 들어 절연의 경우 기계적 성질과 절연 내력이 높은 절연지를 슬롯 절연체로 선택하고 임펄스 전압 저항이 더 강한 전자선을 사용합니다. 이 과정에서 VPI(진공 압력 함침) 바니싱 방법이 채택되어 견인기 고정자의 전압 충격에 저항하는 능력을 크게 향상시키고 견인기의 서비스 수명을 연장합니다.

대부분의 지하철 엘리베이터는 기계실이 없는 용도로 사용됩니다. 지하철 프로젝트에 적용되는 Nidec KDS 모터의 주요 모델은 그림 10에 나와 있습니다. 설계에서는 통합 설계, 유지 보수가 필요 없는 설계 및 취약한 부품의 시각적 디자인을 채택하기 위해 최선을 다합니다. 예를 들어 플러그인 배선, 회전 부품의 유지 관리가 필요 없는 설계, 전기 부품의 높은 보호 설계, 브레이크 마찰 패드 마모의 시각적 표시 등이 있습니다. 이러한 설계는 견인 기계 구성 요소의 서비스 수명과 교체 간격을 연장하고 유지 관리의 어려움을 줄이며 견인 기계가 보다 부드럽고 조용하며 내구성 있게 작동하도록 만듭니다. 여러 기술의 통합으로 고품질 제품이 탄생하고 고객의 유지 관리 비용이 절감됩니다.

그림 10 지하철 프로젝트에 적용되는 Nidec KDS 모터의 주요 모델

04 미래전망

세계의 도시철도는 계속해서 발전하고 있습니다. 2024년까지 세계 도시철도 운행거리는 44,500km를 초과할 것으로 예상되며, 철도운송 산업의 미래 발전 전망은 매우 넓다. 급속한 기술 발전 시대에 엘리베이터 모터에 대한 기술 및 품질 요구 사항은 점점 더 높아질 것이며 전 세계의 다양한 지역 문화 및 지리적 차이에 적응해야 합니다.

고품질 제품, 전문 솔루션, 우수한 서비스 팀을 갖춘 Nidec KDS는 10년 이상 지하철과 같은 중요한 도시 인프라 프로젝트에 깊이 관여해 왔습니다. 이는 전 세계 고객이 많은 주요 정부 프로젝트를 수주할 수 있도록 돕고 승객에게 편안하고 안전한 승차 경험을 제공하며 고객이 신뢰할 수 있고 좋은 평판을 얻을 수 있도록 도왔습니다.

앞으로 Nidec KDS는 "품질 우선, 고객 성공"이라는 경영 철학을 고수하고 고객에 초점을 맞추고 탄탄한 설계 및 제조 역량과 고객의 기대를 뛰어넘는 고품질 서비스를 통해 고객과 협력하여 더 많은, 더 나은 엘리베이터 솔루션을 만들 것입니다.