매입형 영구자석 전동기의 회전자 오버행 특성에 관한 연구

Abstract

소비자의 삶의 질 향상과 맞벌이 및 1인 가구 증가에 따른 생활 환경 변화에 따라 드럼세탁기도 소비자의 요구를 맞추기 위해 다양한 제품이 출시 되고 있다. 시장의 트렌드는 세탁기 용량은 커지고 부피는 최소화를 달성하기 위하여 벨트 구동용 세탁기가 여전히 드럼 세탁기의 주류를 이루고 있다. 종래에는 벨트 구동용으로 유니버셜 전동기 및 유도전동기가 주로 사용되었으나 친 환경 및 주거 환경의 요인으로 BLDC 전동기로 시장이 급속히 이동되고 있으며 운전 환경을 고려하고 조립 및 가격 경쟁력 확보를 위한 센서리스 구동 방식이 주류를 이루고 있다. 본 논문에서는 가격 경쟁력이 확보되고 소음 저감 및 고효율 제품 개발을 위하여 페라이트 자석과 자속을 효과적으로 집중할 수 있는 스포크형 로터를 적용하였다. 소음 감소와 원활한 기동을 위한 코깅 토크 저감 방법을 검토하였으며 반대 급부적으로 역기전압이 줄어드는 것을 개선하고자 로터 오버행 검토를 실시하였다. 로터 오버행은 회전자 전체를 오버행 하는 것과 영구자석만 오버행 하는 것으로 구분할 수 있는데 영구자석만 오버행한 제품이 자재 수급, 가격 경쟁력 확보 및 동등 이상 성능을 확보할 수 있어 본 논문에서는 영구자석만 오버행한 제품을 적용하여 성능 검토 실시하였다. 경제성을 고려하여 영구자석 오버행 길이를 검토하였으며 가장 경제성 있는 길이를 확정 후 성능 검토를 실시하였다. 착자 해석을 통해서 영구자석 오버행 모델도 원활한 착자를 기대 할 수 있음을 확인하였고 단품 착자와 조립후 착자 실험을 통해 해당 착자 요크가 양산 적용에 문제 없음을 검증 하였다. 신뢰성 검증을 위하여 감자 특성에 대해서 검토하였으며 최종적으로는 시제품 제작을 통하여 시장에 출시된 제품과 성능 평가를 실시하여 스포크형 영구자석 오버행 로터가 적용된 전동기가 벨트 구동 드럼세탁기 적용에 효과적임을 검증하였다