KR20230117786A - 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법 - Google Patents

Abstract

본 특허는 모터의 성능 및 효율을 극대화하기 위해 영구자석, 철, 공기의 자성복합재가 경사기능 형태로 배치된 전기모터의 설계방법에 관한 것이다.

Description

경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법{Design method of microstructure electric motor with functionally graded magnetic composites}

본 특허는 모터의 성능 및 효율을 극대화하기 위해 영구자석, 철, 공기의 자성복합재가 경사기능 형태로 배치된 전기모터의 설계방법에 관한 것이다.

일반적인 전기모터의 회전자는 철, 영구자석 등으로 이루어져 있으며 이들의 배치에 따라 회전력과 회전속도 등 모터 성능이 좌우된다.

기존의 전기모터는 영구자석 사용 유무에 따라 크게 구분 가능하며, 전자석과 철 사이 발생하는 릴럭턴스 토크 만을 사용하는 모터(Synchronous reluctance motor; SynRM), 전자석과 영구자석 사이 발생하는 토크와 철 사이의 릴럭턴스 토크를 모두 사용하는 내부 배치형 모터(Interior permanent magnet motor; IPM)가 대표적이다.

기존의 전기모터는 대부분 구동부 내부에 단순한 형상의 철과 영구자석 배치하는 형상으로 미세한 형상 자성복합재로 구성된 전기모터는 찾아보기 어렵다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 전기강판 내부에서 미세한 크기의 자석과 빈 구멍으로 이루어져 있으며 공간에 따라 크기와 형태가 변화가능한(경사기능구조) 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 미세한 크기의 자석과 빈 구멍은 표면적 증가로 전자계 생성, 냉각 효과, 구동부 진동 감소 등의 효과가 존재하는 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 복잡한 최적화 알고리즘을 바탕으로 하는 멀티스케일 위상최적화법으로 설계자의 직관이나 경험에 상관없이 새로운 모터 형상을 도출할 수 있는 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 구동부 내부에 미세한 영구자석 및 빈 구멍이 배열되어 있는 형상으로 기존의 전기모터 대비 높은 출력밀도, 높은 에너지 효율 및 우수한 열과 진동 성능을 갖게 할 수 있는 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법을 제공한다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법에 의하면, 기존 모터 대비 빈 공간으로 인한 무게 감소 & 냉각 성능 향상, 진동 성능 향상, 영구자석 또는 전기강판의 최적 배치를 통한 자기력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전기모터 형상을 보여주는 도면
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 설계된 전기모터의 형상을 보여주는 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

본 발명은 구동부 내부에 미세한 영구자석 및 빈 구멍이 배열되어 있는 형상으로 기존의 전기모터 대비 높은 출력밀도, 높은 에너지 효율 및 우수한 열과 진동 성능을 갖게 할 수 있는 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법에 관한 것이다.

전자기 모터가 회전력을 발생시키기 위해서는 회전자와 고정자 사이의 자기장이 원활히 흐르는 길(전기강판 재질의)이 필요하다.

기존 모터는 자기장이 흐르는 길을 만들기 위해 덩어리된 구조를 사용하였다.

그러나 제안하는 모터형상은 설계 공간에서 목표 성능을 위한 최적의 재료 분포를 찾아내는 최적설계법(위상최적화)를 사용하여 설계되며, 자기장이 흐르는데 불필요한 부분을 최대한 제거하여 빈 공간으로 만든다.

결과적으로 모터 형상 내부에서 공간에 따라 철, 공기, 영구자석의 미세구조 크기(밀도)가 변화하는 경사기능 형태를 얻어 낼 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 구동부 내부에 미세한 영구자석 및 빈 구멍이 배열되어 있는 형상으로 기존의 전기모터 대비 높은 출력밀도, 높은 에너지 효율 및 우수한 열과 진동 성능을 갖게 할 수 있는 경사기능 자성 복합재의 미세구조 전기모터 설계법.