Study on Improvement of Output Characteristics of Synchronous Reluctance Motor by Shape Design of Rotor

Abstract

전기자동차(EV)와 하 이브리드 전기자동차(HEV: Hybrid electric vehicle)와 같은 친환경 자동차의 보급이 증가하면서 모터의 중요성이 더욱 커지고 있다. 이러한 친환경 자동차는 내연기관에 의존하던 구동방식에서 모터구동방식으로 전동화가 급속한 발전을 보 이고 있어 추후 HEV, EV 세계시장의 보급이 증가할 것으 로 예상된다.

기존의 자동차용 모터 어플리케이션에서는 회전자에 희토류 영구자석(Rare-Earth Magnet)을 삽입하여 높은 효율과 출력 밀도를 얻을 수 있는 매입형 영구자석(IPM : Interior Permanent Magnet) 전동기 또는 표면 부착형 영구자석 (SPM : Surface Permanent Magnet) 전동기처럼 영구자석이 사용된 전동기가 활발하게 사용되어져 왔다.

하지만 rare earth 의 매장량 부족과 가격 급등에 따른 전동기의 경쟁력 악화를 우려하는 다양 한 국가에서 현재의 rare earth permanent magnet motors를 대체할 수 있는 미래기술 개발을 준비하게 되었고, 이는 Rare-Earth Free Motor의 기술 선점을 요구하게 되었다. 희토류 사용량의 90% 이상을 수입에 의존하는 우리로서는 대체기술 개발이 시급 하며, 특히 미래 먹거리 산업인 전기자동차 분야에서 탈희토류 모터기술의 개발경쟁은 더욱 거세질 전망이다. 이러한 세계적 움직임에 의해 영구자석이 필요 없는 릴럭턴스 전동기(Reluctance Motor)가 하나의 대안으로 검토되고 있으며, 본 논문에서는 탈희토류 모터기술 중 하나인 릴럭턴스 전동기의 기술을 소개하고 구조적인 강성을 유지하면서 동시에 돌극비를 높이기 위해서 3D 프린트 기술을 사용하여 자성체인 회전자 전기강판(코어)과 구조적 지지물인 비자성체와의 결합으로 회전자 강성을 확보하면서 동시에 돌극비를 높일 수 있는 Synchronous Reluctance Motor(SynRM) 를 설계하고 전자계 해석을 통해서 최적의 립 두께를 선정하고 모델에 대한 제작 및 인증을 통해서 연구의 신뢰성을 검증하고자 하였다.