최근 산업의 발전으로 모터 분야에서 출력밀도와 효율과 같은 성능특성에 대한 기준치는 지속적으로 증가하는 추세임. 이와 더불어 사용자들의 소음/진동에 대한 요구치는 그 어느 때보다 엄격해지고 있는 실정임. 이런 고성능과 저소음에 대한 기술수요에 대하여 대응하기 위하여 아래 표와 같은 다양한 모터기술에 대하여 연구개발이 수행되고 있으나, 현존하는 모든 모터기술들은 고성능과 저소음이라는 상반된 2가지 목표성능 동시 달성에는 실패하고 있음. 이는 고성능을 위해 필요한 높은 자속밀도는 필연적으로 회전자와 고정자 사이의 공극부에서의 급격한 자속량 변화를 수반하기 때문에 발생하는 현상임. 결과적으로 기존 모터기술들은 고성능 구현을 위해서는 소음이라는 비용을 지불하거나, 반대로 저소음을 구현하기 위해서 성능저하를 용인해야 하는 한계를 가짐. 이런 기존 기술들의 기술적, 물리적인 한계를 해결을 위해서는 기존 기술의 패러다임을 벗어난 새로운 개념의 신기술이 필요한 상황임. 신기술은 높은 자속밀도를 구현하면서도, 회전자의 회전운동에 따른 자속밀도의 변화량이 최소화되어야 함. 이에 본 연구에서는 자성유체를 이용하여, 기존 BLDC보다 높은 토크를 달성하는 동시에 기존 Slotless와 동등 이상의 저토크리플을 구현할 수 있는 신개념 Gapless 모터기술에 대하여 개발하고자 함.

회전체 내에 공기보다 점성과 밀도가 높은 자성유체가 위치하므로 발생하는 여러 가지 side effect를 통합하여 고려하기 위한 새로운 설계기술이 필요. 본 연구의 개발목표는 저속 고토크용 Gapless 모터기술 설계기술 개발이며, 이를 위해 전자기와 타 분야와의 연동해석 기반 설계기술을 개발하고자 함. 향후 저속용 Gapless 모터기술을 기반으로 고속 고토크용 Gapless 모터 설계기술 개발에 도전하고자 함.

• 고성능 모터를 위해 높은 한계

  자성유체 주입을 통해 무부하 역기전력 상승

• 고토크밀도의 모터는 소음 측면에서 취약함

  회전자 태퍼링 형상을 통해 코깅토크 최소화

• 회전자 태퍼링 형상에 따른 기구 강성 특성 검토 필요

  등가응력 및 안전율 검토를 통해 운전 신뢰성 검토

• 설계 모델 제작 및 단품 성능 시험

  자성유체 주입에 따른 무부하 역기전력 검토

• 다양한 모터 형상에 따라 자성유체 주입에 따른 성능 검토 필요

  SPM타입 및 외전형 모터 자성유체 주입에 따른 형상 설계 및 성능 분석