Cycloid 곡선을 적용한 EPS용 표면 부착형 영구자석 전동기 특성에 대한 연구

Abstract

EPS (Electric Power Steering) 시스템은 차량 주행 시 운전자의 조향을 도와주는 장치이다. 기존에 조향을 위해 사용되던 유압식 방식과 달리 EPS 시스템은 전기모터의 토크를 이용하여 운전자의 조향을 도와준다. EPS 시스템은 기존의 유압식 방식을 사용했을 때 보다 3~5% 정도의 연비개선이 가능하여 강화되는 연비 규제를 맞추기 위해 EPS시장은 앞으로 더욱 커질 것으로 예상된다. 이때, EPS 시스템에 들어가는 전기모터는 EPS의 성능을 결정하는 핵심 부품이다. EPS용 전기모터의 전기적 특성 중 코깅 토크 및 토크 리플은 운전자의 조향감을 결정할 뿐만 아니라 조향 성능에도 직접적인 영향을 준다. 따라서 모터 설계 시 코깅 토크와 토크 리플을 저감시키는 방안들을 고려해야 한다. 본 논문에서는 코깅 토크 및 토크 리플 저감을 위한 새로운 회전자 설계 기법인 Cycloid 곡선의 적용에 대한 연구를 진행하였다. Cycloid 곡선의 적용 방법을 소개하고 곡선 적용 시 코깅 토크 및 토크 리플의 저감을 2D FEM 해석을 통해 확인하였다. 또한 기존에 주로 사용되었던 회전자에 Eccentric 곡선을 적용하는 방식과 비교하여 Cycloid 곡선의 우수성을 확인하였다.