유도탄 방향 제어용 BLDC 전동기 설계 방안

Abstract

유도탄 방향제어(날개구동)용으로 사용되는 구동기 방식으로 예전에는 공압식의 구동기가 많이 사용되었으나 최근 전동기를 이용한 전기식 구동기가 많이 사용되고 있다. 유도무기의 소형화, 첨단화, 정밀제어 목적과 더불어 반도체 소자와 밧데리(열전지) 기술의 급진적인 성장으로 유도무기 방향제어용 날개 구동방식이 공압식에서 전기식으로의 변화가 가능하게 되어졌다. 예전에는 국내 특수 모터 개발의 어려움이 많아 해외 선진기업들의 제품(전동기)을 도입하여 전기식 구동기에 적용함으로써 체계 시스템에 맞는 최적 사양의 전동기 선정이 어려웠고 기술적 협력 또한 쉽지 않았다. BLDC 전동기는 구조, 형상, 용도, 동작특성 등에 따라 종류가 다양하며 그 동작특성에 맞는 설계방안 또한 다양하다. 유도탄(미사일)은 고속으로 비행하는 특성상 방향 제어를 위한 날개제어의 응답성이 중요하다. 일반적인 BLDC 전동기는 회전속도와 토크 출력특성과 연속동작 특성 등의 내구성적인 면이 특징인 반면 유도탄 방향제어용 BLDC 전동기는 고응답성(정역반복동작), 경량화, 고출력 밀도, 장기보관성의 특징을 갖는다. 여기서 고응답성을 위해 BLDC 전동기의 회전자 관성을 줄이는 방안으로 설계 하였다. BLDC 전동기의 출력특성을 최대화하기 위해서는 회전자의 외경사이즈가 최적화가 되어야 되나 회전자 외경을 의도적으로 줄이면 전동기 효율이 상대적으로 떨어지는 단점이 있다. 본 논문에서는 유도탄용 전기식 구동기에 적용되는 BLDC 전동기의 설계 방안을 제시하였다.