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제안 방법
- 본 논문에서는 직접구동 모터의 자속밀도 형상에 가장 적합한 영구자석 형상, 배치, 공극을 갖기 위해 동일한 회전자 형상에 두 종류의 영구자석 형상(아치형,사각형), 두 종류의 영구자석 배치(Single layer, Double layer), 자석과 코일 사이의 공극(3mm, 6mm)을 종류별로 조합하였을 때 자속밀도 형상을 분석하였다. 직접구동 모터에 적합한 자속밀도 분포를 찾기 위한 기준 성능으로 Flatness FL를 다음과 같이 정의하였다.
- 본 논문에서는 토크 리플에 영향을 미치는 모터 영구자석의 형상, 배치, 공극에 따른 자속밀도를 분석하여 코어리스 직접구동 모터에 적합한 조합을 찾고 이를 시제품 모터(Prototype Motor)를 통해 검증하였다.
- 위성 구동기용 직접구동 모터 영구자석에 가장 적합한 형상, 배치, 공극을 갖기 위해 동일한 회전자에 적절한 영구자석 형상, 배치, 공극위치를 시뮬레이션과 측정을 통하여 비교/분석 하였다. 그 결과 회전자 곡률과 동일한 아치형 자석을 회전자 외륜과 내륜에 적절하게 분포 배치하고, 공극 위치를 자석에 편향되지 않게 배치한 듀얼모드 형상의 자석 형상이 직접구동 모터에 가장 적합한 120도 평평한 자속밀도 분포를 갖게 된다.
대상 데이터
- 가 작은 공극 6 mm로 선정하였다. 같은 공극에서 영구자석 5T와 3T2T의 자속밀도 형상을 비교하기 위해 Fig. 6과 같이 5T와 3T2T자석을 부착한 휠을 제작하였고 Table 5와 같은 성능으로 제작하였다.
- 시뮬레이션을 통해 영구자석 형상, 배치, 공극을 비교/선택한 결과를 검증하기 위해 위성 구동기 CMG의 Gimbal Motor 시제(Prototype)를 제작하였다. CMG는 Momentum Wheel Assembly(MWA)와 Gimbal Motor로 구성되어있고, Gimbal Motor의 회전으로 고속으로 회전하는 MWA의 각운동량 방향을 변화시켜주기 때문에 MWA의 용량을 고려하여 Fig.
이론/모형
- 모터에 Loop 형태로 이루어진 권선은 자속이 Rotor의 각에 따라 역기전력이 발생하게 되는데 이것은 페러데이의 전자기 유도 법칙(Faraday's law)에 따른다.
- 값을 성능 지표로 하였다. 시뮬레이션은 유한요소 해석 프로그림인 Ansoft 사의 Maxwell을 이용하였다.
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