최근 핸드 가전용 제품들의 수요가 급증함으로써 정숙성, 출력밀도 향상 및 경량화가 이슈가 되고 있다. 이와 더불어 소음 및 진동에 대한 요구치는 그 어느 때보다 엄격해 지고 있다. 본 연구에서는 모터의 운전 속도를 가청 주파수 밖에서 운전하여 소음 및 진동을 없애는 연구를 수행하였다. 모터의 소음에는 전자기 소음과 기계적 소음으로 구성되어 있다. 여기서 전자기 소음에는 torque ripple, cogging torque 및 radial force가 주요 원인이다. 전자기 소음을 제거하기 위해서는 가청 주파수인 20kHz를 넘기면 된다. 이때 torque ripple과 cogging torque는 6x 성분으로 제거하기 위해서는 2극 20만 rpm으로 운전하여야 하고, radial force인 2x 성분을 제거하기 위해서는 4극 30만 rpm으로 운전해야 한다. 그렇기 때문에 초고속 운전이 필수적이다. 그러나 초고속 운전시 많은 문제점이 발생한다. 예를 들어 철손, 발열, 제어성 등 여러 문제가 발생한다. 이점을 보안하기 위해 본 연구는 stator를 분할한 구조인 STM(separated teeth motor)에 대한 연구를 수행하였다. 2번째로 기계적 소음은 베어링 부에서 발생한다. 샤프트와 베어링에서 마찰로 인해 발생하는 소음 및 진동이 기계적 소음이다. 기계적 소음을 제거하기 위해서는 마찰이 없는 magnetic bearing 적용하여 제거할 수 있다. 기존의 magnetic bearing이 아니라 무게 저감 및 방열을 위하여 STB(Separated Teeth Bearing) 연구를 수행하고 있다. 또한 계면 제어형 저차원 소재 구조 개발로 초고속에 유리한 신소재 개발을 적용하여 그에 맞는 초고속 용 모터 및 베어링 개발 연구를 진행하고 있다.

본 연구실에서는 STM과 STB를 활용하여 초고속 모터 및 마그네틱 베어링을 개발하고자 한다. 초고속 운전시에 발생하는 문제점을 보완하고 무게 저감하여 소형화 및 경량화에 대한 연구를 수행하고 있다.

• 전자기 소음(torque ripple. cogging torque, radial force) 발생

  소음 인자 20kHz 이상 운전을 통한 전자기 소음 제거

• 기계적 소음(베어링의 볼과 내, 외륜간 마찰) 발생

  마그네틱 베어링을 통한 기계적 소음 제거

• 초고속 운전 시 많은 문제점 발생

  STM & STB 구조를 통한 손실 및 무게 저감

• 초고속 운전 시 Sleeve 큰 와전류 발생

  Sleeve 구조 설계를 통한 와전류 저감

• 통합 설계 관련 기초 설계

  Multi-Physics 해석 프로세스 정립 및 검증