KR20180083153A - 토크와 역률 향상을 위한 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기 및 설계 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토크와 역률 향상을 위한 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기에 관한 것이다. 동기형 릴럭턴스 전동기는 원주방향을 따라 방사상으로 돌출된 티스와, 인접하는 상기 티스 사이에 형성된 슬롯을 갖고 중앙에 수용영역이 형성된 고정자; 둥근 형상을 갖고 상기 수용영역에 수용되어 회전하는 회전자; 를 포함하고, 상기 회전자는, 상기 회전자를 회전시키도록 중심에 위치하는 샤프트; 상기 샤프트가 삽입될 수 있는 축공이 가운데에 형성되고, 상기 회전자의 단부까지 연장되는 복수의 날개 사이에 오목한 공간을 형성하는 적층면과, 상기 적층면에 상기 축공을 향해 형성되는 체결구를 갖는 비자성 금속 재질의 스파이더; 상기 적층면에 축방향으로 순차적으로 적층되는 복수의 코어; 상기 적층면과 상기 코어 사이 그리고 각각의 상기 코어 사이에 위치되는 절연시트; 최외각의 상기 코어에 적층되어 상기 회전자의 단부를 형성하는 절연 재질의 폴 홀더; 상기 코어, 상기 절연시트 및 상기 폴 홀더를 상기 스파이더에 결합하도록 상기 폴 홀더에서부터 상기 체결구까지 삽입되는 체결부재; 를 포함한다.
이러한 구성에 따르면, 기계적인 강성이 좋고 립이 없는 새로운 형태를 가지면서 토크가 크고 토크 리플이 저감된 동기형 릴럭턴스 전동기를 제공할 수 있다.

Description

토크와 역률 향상을 위한 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기 및 설계 방법 {Axially laminated synchronous reluctance motor for improving torque and power factor and design method thereof}

본 발명은 토크와 역률 향상을 위한 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기 및 설계 방법에 관한 것이다.

액추에이터는 산업설비, 건설, 로봇, 조선, 자동차 및 항공기 등 광범위한 분야의 플랜트 산업에서 지속적으로 수요가 발생되는 필수적인 요소이다. 이전까지 액추에이터의 구동 동력원으로는 유압식 및 공압식을 주로 사용해 왔으나, 최근에는 설치가 간단하고 제어 및 관리가 쉬운 전동 방식의 액추에이터가 많이 사용되고 있다.

전동액추에이터의 구동원으로서 주로 유도전동기가 적용되어 있으나, 최근에는 동기형 릴럭턴스 전동기(Synchronous Reluctance Motor: SynRM)의 사용이 점차 증가되고 있다.

동기형 릴럭턴스 전동기는 저효율, 저출력 특성으로 크게 실용화되지 못했으나, 최근에는 전력전자 소자 및 회로 기술의 발달과 더불어 단점이 보완되면서 많은 관심을 받고 있다. 동기형 릴럭턴스 전동기의 회전자는 권선이 없는 간단한 구조이므로 고장이 적고 신뢰도가 높아서 장시간 운전이 필요한 곳에 적합하며 유지 보수가 용이한 장점이 있다.

동기형 릴럭턴스 전동기는 회전자의 회전에 따른 자기저항의 변화에 의해서 회전력이 발생되는 원리를 이용한 모터이다. 회전자가 기동되면, 자속의 흐름이 자속장벽에 의해 방해되어 자속장벽측 방향(즉 q축)과 각각의 자속장벽군 사이 방향(즉, d축)의 자기저항이 달라지는데, 이러한 d축과 q축의 자기저항 차이에 의해 릴럭턴스 토크가 발생된다. 릴럭턴스 토크는 고정자의 자속과 동기되므로 회전자가 릴럭턴스 토크에 의해 동기속도로 회전된다.

도 1은 종래의 세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기를 도시하는 도면이다.

세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기는 개구 형태의 자속장벽을 갖는 것으로, 제작 공정이 용이하여 대량 생산에 적합한 이점이 있다. 세그먼트형의 회전자는 복수의 강판 시트가 적층되어 이루어진 코어를 포함하는데, 이러한 코어에는 수개의 자속장벽이 형성된다.

자속장벽의 단부에 형성된 립을 통해 누설자속이 많이 발생되므로, 립의 폭은 가능한 한 작게 하는 것이 누설자속을 줄이는데 바람직하나, 기계 구조상 줄이는데 한계가 있다. 또한, 립은 기계적 강성이 약한 부분으로서 장시간 사용시 파손의 위험이 있다.

따라서, 기계적인 강성이 좋고 립이 없는 새로운 형태의 동기형 릴럭턴스 전동기의 설계가 요구된다.

한국 등록특허 제10-0437189호

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 기계적인 강성이 좋고 립이 없는 새로운 형태를 가지면서 토크가 크고 토크 리플이 저감된 동기형 릴럭턴스 전동기 및 설계 방법을 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 동기형 릴럭턴스 전동기는 원주방향을 따라 방사상으로 돌출된 티스와, 인접하는 상기 티스 사이에 형성된 슬롯을 갖고 중앙에 수용영역이 형성된 고정자; 둥근 형상을 갖고 상기 수용영역에 수용되어 회전하는 회전자; 를 포함하고, 상기 회전자는, 상기 회전자를 회전시키도록 중심에 위치하는 샤프트; 상기 샤프트가 삽입될 수 있는 축공이 가운데에 형성되고, 상기 회전자의 단부까지 연장되는 복수의 날개 사이에 오목한 공간을 형성하는 적층면과, 상기 적층면에 상기 축공을 향해 형성되는 체결구를 갖는 비자성 금속 재질의 스파이더; 상기 적층면에 축방향으로 순차적으로 적층되는 복수의 코어; 상기 적층면과 상기 코어 사이 그리고 각각의 상기 코어 사이에 위치되는 절연시트; 최외각의 상기 코어에 적층되어 상기 회전자의 단부를 형성하는 절연 재질의 폴 홀더; 상기 코어, 상기 절연시트 및 상기 폴 홀더를 상기 스파이더에 결합하도록 상기 폴 홀더에서부터 상기 체결구까지 삽입되는 체결부재; 를 포함한다.

또한, 상기 티스는 24개이고, 상기 티스에는 분포권선형으로 코일이 감겨지고, 상기 날개는 4개가 동일한 간격으로 이격된다.

또한, 상기 코어와 상기 절연시트의 수는 3개이다.

또한, 상기 동기형 릴럭턴스 전동기의 출력은 340W이고, 상기 고정자에서 슬롯 폭은 1.5 내지 2mm이다.

또한, 상기 회전자에서 각각의 상기 코어는 동일한 두께를 갖고, 상기 코어의 두께는 3.0 내지 3.5mm이다.

또한, 상기 회전자에서 각각의 상기 절연시트는 동일한 두께를 갖고, 상기 절연시트의 두께는 1.0 내지 1.5mm이다.

또한, 상기 폴 홀더의 두께는 2.5 내지 3.5mm이다.

또한, 상기 슬롯 폭은 2.0mm이고, 상기 코어의 두께는 3.25mm이고, 상기 절연시트의 두께는 1.25mm이고, 상기 폴 홀더의 두께는 3.0mm이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 동기 릴럭턴스 전동기의 설계 방법에서, 상기 전동기는 원주방향을 따라 방사상으로 돌출된 티스와, 인접하는 상기 티스 사이에 형성된 슬롯을 갖고 중앙에 수용영역이 형성된 고정자와, 상기 수용영역에 수용되어 회전하는 회전자를 갖고, 상기 회전자는 중앙에 형성된 축공의 주위로 날개와 적층면을 갖는 스파이더; 상기 적층면에 축방향으로 순차적으로 적층되는 복수의 코어; 상기 적층면과 상기 코어 사이 그리고 각각의 상기 코어 사이에 위치되는 절연시트; 최외각의 상기 코어에 적층되어 상기 회전자의 단부를 형성하는 절연 재질의 폴 홀더; 상기 코어, 상기 절연시트 및 상기 폴 홀더를 상기 스파이더에 결합하도록 상기 폴 홀더에서부터 상기 체결구까지 삽입되는 체결부재; 를 갖고, 상기 고정자 및 상기 회전자를 설계하기 위한 캐드 파일을 초기화하는 단계; 상기 회전자의 슬롯 폭, 상기 코어의 두께, 상기 절연시트의 두께, 상기 폴 홀더의 두께를 설계변수로 채택하여 유한요소해석을 위해 설계 데이터를 모델링 하는 단계; 통계적인 근사방법인 반응표면법 중 하나인 박스-벤켄법을 이용하여 상기 설계변수의 범위를 설정하는 단계; 유한요소해석 프로그램을 이용하여 상기 설계변수의 값을 변화시키면서 토크와 토크 리플의 값을 출력하는 단계; 를 포함한다.

본 발명에 따르면, 기계적인 강성이 좋고 립이 없는 새로운 형태를 가지면서 토크가 크고 토크 리플이 저감된 동기형 릴럭턴스 전동기 및 설계 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 립이 없는 형태의 동기형 릴럭턴스 전동기의 회전자를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 A-A' 라인을 따라 취한 개략적인 단면을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동기형 릴럭턴스 전동기의 1/4 모델에서 최적 설계를 위한 설계변수를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동기형 릴럭턴스 전동기에서 설계변수의 범위에 따른 토크 특성을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동기형 릴럭턴스 전동기에서 설계변수의 범위에 따른 토크 리플의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7a는 종래의 세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 자속밀도 분포를 도시하는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기에서 자속밀도 분포를 도시하는 도면이다.
도 8은 종래와 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 시간에 따른 토크 특성을 비교한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 전류위상각에 따른 토크 특성을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 실험을 위해 제작한 시제품의 사진을 나타낸다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 립이 없는 형태의 동기형 릴럭턴스 전동기의 회전자를 도시하는 도면이다. 도 3은 도 2의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 A-A' 라인을 따라 취한 개략적인 단면을 도시하는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 동기형 릴럭턴스 전동기의 1/4 모델에서 최적 설계를 위한 설계변수를 도시하는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동기형 릴럭턴스 전동기에서 설계변수의 범위에 따른 토크 특성을 나타내는 그래프이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 동기형 릴럭턴스 전동기에서 설계변수의 범위에 따른 토크 리플의 특성을 나타내는 그래프이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기(또는 전동기)는 원주방향을 따라 방사상으로 돌출된 다수의 티스(201)와, 인접하는 상기 티스(201) 사이에 형성된 슬롯(202)을 갖고 중앙에 수용영역이 형성된 고정자(200)와, 수용영역에 수용되어 회전하는 회전자(100)를 포함한다.

고정자(200)는 유도전동기와 구조가 같다. 본 발명의 전동기는 60Hz, 3상, 4극이면서, 고정자(200)는 분포권선형으로 권취되고 24개의 슬롯을 갖는다.

회전자(100)는 샤프트(110), 스파이더(120), 절연시트(130), 코어(140), 폴 홀더(150) 및 체결부재(160)를 포함한다. 회전자(100)는 둥근 형상을 갖는다.

샤프트(110)는 회전자(100)의 중심에 위치되어 동력이 전달되면 회전자(100) 전체를 회전시킨다.

스파이더(120)는 비자성 금속으로 제작되고, 가운데에는 샤프트(110)를 삽입하기 위한 축공이 형성된다. 스파이더(120)는 회전자(100)의 단부까지 연장되는 복수 개의 날개(121)를 갖고, 날개(121)와 날개(121) 사이에 오목한 공간(123)을 형성하는 적층면(122)을 갖는다. 적층면(122)에는 축공을 향해 체결구(124)가 형성된다.

코어(140)는 스파이더(120)의 적층면(122)에 복수 개가 축방향으로 적층된다. 여기서, 축방향은 샤프트(110)를 바라보는 방향을 말한다.

절연시트(130)는 자속장벽을 형성하기 위한 것으로, 적층면(122)과 코어(140) 사이 그리고 각각의 코어(140) 사이에 위치된다.

폴 홀더(150)는 절연 재질로 형성되고, 최외각의 코어(140)에 적층되어 회전자(100)의 단부를 형성한다.

체결부재(160)는 코어(140), 절연시트(130) 및 폴 홀더(150)를 스파이더(120)에 결합하도록 폴 홀더(150)에서부터 체결구(124)까지 삽입된다. 이를 위해, 코어(140), 절연시트(130) 및 폴 홀더(150)에는 체결부재(160)를 삽입하기 위한 체결공이 형성될 수 있다.

이러한 구성을 갖는 회전자(100)는 코어(140)가 축방향으로 적층되면서 체결부재(160)에 의해 체결되므로, 립이 없는 형태를 가질 수 있고 기계적인 강성이 우수한 장점이 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 전동기에서 토크가 크고 토크 리플이 저감된 최적 설계를 위해 토크 특성에 영향을 미칠 수 있는 설계변수를 설정하였다.

기존의 동기형 릴럭턴스 전동기의 회전자 설계에 있어 L_d와 L_q의 영향을 가장 많이 주는 요인은 자속장벽과 회전자 철심의 두께이다. 회전자의 회전자 자속장벽 폭과 회전자 철심 폭의 비인 K_w가 0.2에서 0.6 사이일 때 토크를 발생시키는 d축과 q축 인덕턴스차가 최대값이 된다는 연구 결과가 있다.

본 발명의 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기에서는 고정자(200)의 설계변수로서 슬롯(202)이 개방되는 폭을 나타내는 슬롯 폭을 선정하고, 회전자(100)의 설계변수로는 코어(140)의 두께와 절연시트(130)의 두께에 추가로 폴 홀더(150)의 두께를 선정하였다. 여기서, 각각의 코어(140)와 절연시트(130)는 동일한 두께를 갖는다. 폴 홀더(150)의 두께는 전체 회전자(100)에서 코어(140)의 위치를 선정할 수 있는 설계변수로서, 폴 홀더(150)에서 가장 두꺼운 부분의 두께를 말한다.

이러한 설계변수들에 기초하여 자기포화 현상을 고려한 토크 특성을 분석하기 위해, 반응표면법 중 하나인 박스-벤켄법을 이용하여 설계변수의 범위를 설정하고, 유한요소해석 프로그램을 이용하여 설계변수의 값을 변화시키면서 토크와 토크 리플의 값을 출력한다.

반응표면법은 여러 개의 독립변수 또는 설계변수가 복합적인 작용을 하여 어떤 시스템의 응답 또는 전기기기의 출력에 변화를 주고 있을 때 이러한 반응의 변화가 이루는 반응표면에 대한 통계적인 분석방법을 이용하여 근사 모형을 만드는 기법이다.

반응표면법에는 많은 실험적인 설계방법이 있는데, 본 발명에서는 모든 요인들이 동시에 낮은 수준 혹은 높은 수준이 아니라는 것을 확신할 때 모든 실험이 안정된 공정 영역에서 이루어진다고 확신할 때 활용하는 Box-Behnken(박스-벤켄)법을 이용하였다. 박스-벤켄법은 요인수가 같을 경우 다른 반응표면법 중 하나인 중심 합성 계획법(CCD : Central Composite Design)보다 실험 횟수가 적다. 박스-벤겐 설계는 꼭지점의 실험점이 포함되지 않은 실험 계획으로 육면체의 모서리들의 중심과 전체 실험 영역의 중심에서 실험을 하는 계획이다. 꼭지점에서의 실험 비용이 너무 많이 들거나 현실적으로 불가능한 경우 유리하게 사용할 수 있다.

본 실험에서 전동기는 60Hz, 3상, 4극, 분포권선형의 24 슬롯이면서 출력은 340W이다. 또한, 박스-벤켄법을 이용한 최적 설계를 통해 코어(140)와 절연시트(130)의 수는 3개가 최적임을 확인하였다.

도 5는 코어 두께, 슬롯 폭, 절연시트 두께의 변화에 따른 토크 특성을 나타내고, 도 6은 코어 두께, 슬롯 폭, 절연시트 두께의 변화에 따른 토크 리플의 특성을 나타낸다. 전동기의 성능을 위해서는 토크를 최대로 하고, 토크 리플을 최소화하는 것이 바람직하다.

도 5와 도 6의 결과로부터, 슬롯 폭은 1.5 내지 2.0mm일 때, 코어 두께는 3.0 내지 3.5mm 일 때, 절연시트 두께는 1.0 내지 1.5mm 일 때 전동기의 토크 특성이 우수함을 확인할 수 있었다. 또한, 폴 홀더 두께는 2.5 내지 3.5mm에서 토크 특성이 우수하였다.

최고의 토크 특성을 나타내는 설계변수 값을 찾기 위해, 이러한 설계변수의 범위 내에서 각각의 설계변수 값을 바꾸어 가면서 반복 실험을 하였다.

표 1은 설계변수의 변화에 따른 토크와 토크 리플을 나타낸다.

분석	설계변수(고정자)	설계변수(회전자)			결과
	슬롯 폭	폴 홀더 두께	코어 두께	절연시트 두께	T[Nm]	T.R[%]
1	1.75	3.0	3.25	1.00	2.1736	0.7870
2	1.50	3.0	3.00	1.25	2.1515	0.9093
3	1.75	2.5	3.25	1.00	2.2582	0.1956
4	1.75	3.0	3.25	1.25	*	*
5	1.50	3.0	3.50	1.25	*	*
6	1.50	3.0	3.00	1.25	2.2944	0.2496
7	2.00	3.0	3.00	1.25	2.1949	0.2616
8	2.00	3.0	3.25	1.25	2.2895	0.1819
9	1.75	2.5	3.25	1.50	2.1921	0.5252
10	1.75	2.5	3.00	1.25	2.2856	0.2039
11	1.50	3.0	3.25	1.50	*	*
12	2.00	3.0	3.25	1.50	*	*
13	1.50	3.0	3.25	1.00	2.1891	0.2417
14	2.00	3.0	3.25	1.00	2.0980	0.2490
15	1.75	2.5	3.50	1.25	*	*
16	1.75	3.5	3.00	1.25	2.1259	0.2656
17	1.75	3.0	3.25	1.25	*	*
18	1.75	3.5	3.50	1.25	*	*
19	1.75	3.0	3.00	1.50	*	*
20	1.75	3.0	3.50	1.00	*	*
21	1.50	3.5	3.25	1.25	*	*
22	1.75	3.0	3.50	1.50	*	*
23	1.75	3.0	3.00	1.00	2.2557	0.2964
24	1.75	3.0	3.25	1.50	*	*
25	2.00	3.5	3.50	1.50	2.1752	0.4513

상기 반복 실험에서, 8번 항목에서 토크가 2.2895Nm로 가장 높고, 토크 리플이 18.19%로 가장 낮아서 최적 설계변수 값으로 확인되었고, 각각의 설계변수의 값은 슬롯 폭이 2.0mm, 폴 홀더 두께가 3.0mm, 코어 두께가 3.25mm, 절연시트 두께가 1.25mm 이었다.

이와 같이, 반응표면법 중 박스-벤켄법을 이용한 설계방법에서 설계변수의 범위를 선정하고, 반복실험을 통해 토크가 높고 토크 리플이 저감된 형태의 동기형 릴럭턴스 전동기의 구성을 도출할 수 있었다.

도 7a는 종래의 세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 자속밀도 분포를 도시하는 도면이다. 도 7b는 본 발명의 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기에서 자속밀도 분포를 도시하는 도면이다. 도면에서 붉은 색으로 갈수록 자속 포화가 일어난다는 것을 의미한다.

종래의 세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기에서는 립 부분과 고정자 치부분에 부분적으로 포화가 일어나지만, 본 발명의 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기에서는 포화되는 부분이 존재하지 않는다는 것을 확인할 수 있다.

도 8은 종래와 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 시간에 따른 토크 특성을 비교한 그래프이다.

종래의 세그먼트형의 동기형 릴럭턴스 전동기에서는 평균 토크가 1.9 Nm이고, 토크 리플이 7.75%이었고, 본 발명의 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기에서는 평균 토크가 2.2 Nm이고, 토크 리플이 18.19% 이었다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 축방향 적층 동기형 릴럭턴스 전동기가 토크 리플이 낮은 수준이면서 토크가 증가되는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 전류위상각에 따른 토크 특성을 나타내는 그래프이다.

토크 특성을 분석하기 위해 고정자의 입력전류를 변화시켜 최대 토크가 발생되는 전류위상각을 도출하였다. 도 9의 결과에서 알 수 있듯이, 전류 위상각이 45도 근처에서 가장 높은 평균 토크를 발생시킴을 확인할 수 있으며, 이때의 평균 토크는 약 2.2[Nm] 이었다.

d-축과 q-축 인덕턴스는 2D 유한요소법으로 계산하였다. 인덕턴스의 계산을 위해 고정자 한상의 상피크 전류(Ia_peak)를 입력하고, 회전자의 위치에 따라 달라지는 자기벡터포텐셜의 값을 취하여 권선에 쇄교하는 자속을 계산하였다.

도 10은 본 발명의 동기형 릴럭턴스 전동기에서 실험을 위해 제작한 시제품의 사진을 나타낸다.

설계 변수들에 따른 제안된 전동기의 토크 성능을 검증하기 위해, 시제품 제작 및 실험을 수행하였다. 실험 세트는 다이나모미터와 토크센서, 전력품질 분석기, 전원공급장치, 벡터제어용 인버터로 구성되었다.

이와 같이 립이 존재하지 않는 본 발명의 축방향 적층형 동기 릴럭턴스 전동기는 단위 부피당 토크밀도 및 효율부분에서 전동액추에이터 구동용 유도전동기를 대체 할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 회전자
110 : 티스
120 : 슬롯
121 : 날개
122 : 적층면
123 : 오목한 공간
124 : 체결구
130 : 절연시트
140 : 코어
150 : 폴 홀더
160 : 체결부재
200 : 고정자
201 : 티스
202 : 슬롯

Claims (9)

1. 동기형 릴럭턴스 전동기에 있어서,
   원주방향을 따라 방사상으로 돌출된 티스와, 인접하는 상기 티스 사이에 형성된 슬롯을 갖고 중앙에 수용영역이 형성된 고정자;
   둥근 형상을 갖고 상기 수용영역에 수용되어 회전하는 회전자;
   를 포함하고,
   상기 회전자는,
   상기 회전자를 회전시키도록 중심에 위치하는 샤프트;
   상기 샤프트가 삽입될 수 있는 축공이 가운데에 형성되고, 상기 회전자의 단부까지 연장되는 복수의 날개 사이에 오목한 공간을 형성하는 적층면과, 상기 적층면에 상기 축공을 향해 형성되는 체결구를 갖는 비자성 금속 재질의 스파이더;
   상기 적층면에 축방향으로 순차적으로 적층되는 복수의 코어;
   상기 적층면과 상기 코어 사이 그리고 각각의 상기 코어 사이에 위치되는 절연시트;
   최외각의 상기 코어에 적층되어 상기 회전자의 단부를 형성하는 절연 재질의 폴 홀더;
   상기 코어, 상기 절연시트 및 상기 폴 홀더를 상기 스파이더에 결합하도록 상기 폴 홀더에서부터 상기 체결구까지 삽입되는 체결부재;
   를 포함하는 동기형 릴럭턴스 전동기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 티스는 24개이고,
   상기 티스에는 분포권선형으로 코일이 감겨지고,
   상기 날개는 4개가 동일한 간격으로 이격되는 동기형 릴럭턴스 전동기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 코어와 상기 절연시트의 수는 3개인 동기형 릴럭턴스 전동기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 동기형 릴럭턴스 전동기의 출력은 340W이고,
   상기 고정자에서 슬롯 폭은 1.5 내지 2mm인 동기형 릴럭턴스 전동기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 회전자에서 각각의 상기 코어는 동일한 두께를 갖고,
   상기 코어의 두께는 3.0 내지 3.5mm인 동기형 릴럭턴스 전동기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 회전자에서 각각의 상기 절연시트는 동일한 두께를 갖고,
   상기 절연시트의 두께는 1.0 내지 1.5mm인 동기형 릴럭턴스 전동기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 폴 홀더의 두께는 2.5 내지 3.5mm인 동기형 릴럭턴스 전동기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 슬롯 폭은 2.0mm이고, 상기 코어의 두께는 3.25mm이고, 상기 절연시트의 두께는 1.25mm이고, 상기 폴 홀더의 두께는 3.0mm인 동기형 릴럭턴스 전동기.
9. 원주방향을 따라 방사상으로 돌출된 티스와, 인접하는 상기 티스 사이에 형성된 슬롯을 갖고 중앙에 수용영역이 형성된 고정자와, 상기 수용영역에 수용되어 회전하는 회전자를 갖고, 상기 회전자는 중앙에 형성된 축공의 주위로 날개와 적층면을 갖는 스파이더; 상기 적층면에 축방향으로 순차적으로 적층되는 복수의 코어; 상기 적층면과 상기 코어 사이 그리고 각각의 상기 코어 사이에 위치되는 절연시트; 최외각의 상기 코어에 적층되어 상기 회전자의 단부를 형성하는 절연 재질의 폴 홀더; 상기 코어, 상기 절연시트 및 상기 폴 홀더를 상기 스파이더에 결합하도록 상기 폴 홀더에서부터 상기 체결구까지 삽입되는 체결부재; 를 갖는 동기 릴럭턴스 전동기의 설계 방법에 있어서,
   상기 고정자 및 상기 회전자를 설계하기 위한 캐드 파일을 초기화하는 단계;
   상기 회전자의 슬롯 폭, 상기 코어의 두께, 상기 절연시트의 두께, 상기 폴 홀더의 두께를 설계변수로 채택하여 유한요소해석을 위해 설계 데이터를 모델링 하는 단계;
   통계적인 근사방법인 반응표면법 중 하나인 박스-벤켄법을 이용하여 상기 설계변수의 범위를 설정하는 단계;
   유한요소해석 프로그램을 이용하여 상기 설계변수의 값을 변화시키면서 토크와 토크 리플의 값을 출력하는 단계;
   를 포함하는 동기 릴럭턴스 전동기의 설계 방법.

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