최근 4차 산업혁명 및 제조혁신의 핵심으로 3D 프린팅 기술이 대두되고 있음. 이에 따라 선진국들은 3D 프린팅 기술에 대한 정책적 지원을 아끼지 않고 있으며, 미국과 유럽의 기업들이 세계 시장 및 기술을 주도하고 있음. 최근, 금속 3D 프린팅 기술에 대한 관심이 지속적으로 증가하여 산업현장에서의 기술 적용이 점차 확대되고 있음. 3D 프린팅 기술은 기존의 방법으로 제작 불가한 형상의 부품을 제작할 수 있다는 점이 특징이며, 3D 프린팅 맞춤 설계를 통해 기존 부품에 비해 그 성능을 극대화 할 수 있는 장점이 있음. 현재, 미국, 독일, 일본 등의 선진국을 중심으로 자동차 전장, 자동화 기계, 로봇 및 생활가전에 활용 가능한 모터의 3차원 형상 설계·제작 및 효율 개선 관련 연구가 활발히 수행 중. 특히, 기존 전기강판을 적층하여 구현하는 방식은 3차원 구조 제작이 불가능 하고, 자성 분말소재를 3차원 구조로 성형하는 방식은 금형 사용이 필수적으로 고효율화를 위한 형상 설계 제약이 존재함. 결과적으로, 모터와 같은 자성체 부품들은 기존의 제작 공정으로는 최적의 형상을 구현할 수 없으나, 3D 프린팅 기술을 활용할 경우 기존 구현 물가능한 맞춤 형상의 제작을 통해 그 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대됨. 다양한 산업분야에서 모터의 사용이 기하급수적으로 늘어나고 있어 기존 금형 기반 소품종 대량생산 방식의 대응보다 3D 프린팅 기술을 활용한 다품종 소량생산의 필요성이 증가할 것으로 예상 됨. 3D 프린팅 기술 적용이 가능한 형상 자유도 활용 모터 설계 기술개발이 선행되어야 하며, 이를 통해 고효율/고출력 차세대 모터 기반 기술 선점이 요구됨.

3D 프린팅 적용 가능한 소재의 B-H curve 및 Loss 특성을 분석하여 형상 자유도 활용 모터 설계 기술 개발이 필요함. 비정질 소재는 포화 자속밀도가 기존 전기강판 대비 낮으며 이를 통해 3D 프린팅 가능 재질의 특성을 반영한 단점 보완 가능한 최적 모터 설계 연구를 진행함.

• 3D 프린팅 소재 적용을 통한 고성능 3차원 모터 설계

  3D 프린팅 활용 가능 독자적인 Axial Flux Motor 설계

• 3D 프린팅 적용가능 소재 활용 모터 철손 발생

  3D 프린팅 형상 자유도 활용 Axial flux motor 고정자 코어의 Slit 구조 적용 통한 와전류 손실 저감

• 프린팅 기술 활용 성능 극대화 위한 형상 자유도 모터 기술 필요

  Radial & Axial flux motor 융합을 통한 Hybrid type 모터 설계

• 고속기 활용 3D 프린팅 모터의 경우 고속 운전 시 영구자석 와전류 발생

  형상 자유도 기술 활용 고속기용 영구자석 Helix 구조 적용 통한 손실 저감

• FEM 해석을 통한 3D 프린트 활용 신개념 형상 자유도 모터 설계 및 검증