MSO 코일을 적용한 EV 구동용 모터의 교류저항 저감 설계

Abstract

Electric Vehicle (EV)의 구동용 모터는 높은 토크밀도와 효율을 필요로 한다. 최근 EV 구동용 모터에 각동선을 사용해 높은 토크밀도를 확보하고자 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 각동선은 고속영역에서 AC저항에 의한 손실이 크다는 단점이 있어, 고효율 구동모터를 설계 시에 이를 저감하는 것이 중요하다. 본 논문은 MSO Coil이라는 각동선을 적용한 EV 구동용 모터의 AC저항 저감 설계를 다룬다. MSO Coil을 적용한 EV 구동용 모터의 AC저항 저감 설계 방법과 AC저항 저감을 위한 MSO Coil의 형상 최적설계를 연구하였다. 먼저, EI Core를 이용한 치/요크 폭에 따른 AC저항 경향 확인을 통해 모터의 치/요크 폭이 AC저항에 큰 영향을 미침을 확인하였다. 이 후, 동일 전류로 최대 토크를 발생하는 기존의 치/요크 폭 선정 방법이 아닌 AC저항을 고려한 새로운 치/요크 폭 선정 방법을 제안하고 두 방법의 비교를 통해 새로운 치/요크 폭 선정 방법의 필요성을 확인하였다. 또한 앞선 방법으로 설계된 모터 코어에서 AC저항 저감을 위한 MSO Coil의 형상 설계를 진행하였다. MSO Coil의 각 층의 도체 높이를 함수화해 MSO Coil 형상에 따른 AC저항을 수식적으로 검토하였으며, FEA를 이용해 AC동손을 저감하기 위한 MSO Coil의 최적설계를 진행하였다. 마지막으로 기존의 치/요크 폭 선정 방법으로 결정된 모델, AC저항을 고려한 치/요크 폭 선정 방법으로 결정된 모델과 MSO Coil의 최적설계를 진행한 모델에 대해 AC동손 및 효율을 비교를 통해 AC저항이 저감되었음을 확인하였다.