초록 ▼

최종목표
o 다중게이트방식 동다이캐스팅적용 공작기기용 삼상유도전동기 개발
- 3kW 30,000rpm 동다이캐스팅 고속전동기
- 10kW 30,000rpm 동다이캐스팅 고속전동기
o 다중게이트방식 동다이캐스팅적용 전기자동차용 삼상유도전동기 개발
- 30kW 12,000rpm 동다이캐스팅 고속전동기
o 다중게이트방식 동다이캐스팅 금형 제작 및 생산기술
개발내용 및 결과
o 주요 연구 내용
- 고속 유도전동기 특성해석 및 설계 기술 개발
- 고속 전동기 자기회로 최적설계 기술 개발<

최종목표
o 다중게이트방식 동다이캐스팅적용 공작기기용 삼상유도전동기 개발
- 3kW 30,000rpm 동다이캐스팅 고속전동기
- 10kW 30,000rpm 동다이캐스팅 고속전동기
o 다중게이트방식 동다이캐스팅적용 전기자동차용 삼상유도전동기 개발
- 30kW 12,000rpm 동다이캐스팅 고속전동기
o 다중게이트방식 동다이캐스팅 금형 제작 및 생산기술
개발내용 및 결과
o 주요 연구 내용
- 고속 유도전동기 특성해석 및 설계 기술 개발
- 고속 전동기 자기회로 최적설계 기술 개발
- 고속 전동기 제작 및 조립 공정기술 개발
- 고속 전동기 시험 평가 기술 (진동, 온도, 효율, 출력)
- 고속 다이나모 시험장비 구축 및 운영 기술 확보
- 다중게이트방식 동다이캐스팅 및 금형 설계기술 개발
- 금형 장수명화를 위한 표면처리기술 개발
- 다중게이트방식 동다이캐스팅 금형 열응력 해석기술 개발
- 다중게이트방식 동다이캐스팅을 위한 유동/응고해석
- 동로터 다이캐스팅 공정최적화 기술 확립
- 동로터 내부 기포 및 결함 제거기술 개발
o 다중게이트방식을 이용한 동다이캐스팅 회전자 제작 및 이를 이용한 고속 3상 유도전동기 시작품 제작
o 성능 시험을 통한 목표 특성치 만족
1) 3kW 고속전동기
– 효율 : 81.7% (목표 : 81%)
2) 10kW 고속전동기
– 효율 : 86.1% (목표 : 84%)
3) 30kW 고속전동기
– 토크 (at 3,000rpm) : 98Nm (목표 : 95.5Nm)
– 토크 (at 12,000rpm) : 24Nm (목표 : 23.8Nm)
기술개발 배경
o 고속이 필요한 기존 구동시스템은 전동기와 증속 기어시스템이 장착되어 소음이 크고, 시스템 효율이 낮으며, 증속 기어시스템을 위한 윤활유가 필요하여 환경성 악화 및 유지보수 비용도 높다. 이러한 구동시스템에서 기기의 동력을 기어 없이 제공한다면 기존의 단점을 보완하여, 고효율, 소형․경량, 저소음, 고신뢰성 등을 얻을 수 있음.
o 고속 전동기가 채용된 고속 구동 시스템은 증속기 등의 부가장치를 갖는 기존 시스템 대비 설치공간을 약 50%까지 줄일 수 있고, 시스템 효율 또한 약 10%이상 높으며, 유지․보수 측면에서 우수한 특성을 나타냄.
o 고속 전동기의 재료로 많이 사용되는 영구자석의 경우 전세계 희토류 생산량의 95% 이상을 차지하는 중국의 자원전략화 정책에 따라 재료 수급의 어려움을 겪고 있어 영구자석을 사용하지 않는 고속 유도전동기 개발이 절실한 시점임.
o 다중게이트 방식 동다이캐스팅 기술은 유도전동기의 회전자 각각의 도체바에 직접 다이캐스팅을 하는 방식으로 회전자 슬롯내 기포발생을 최소화하여 동의 충진율을 향상시킬 수 있으므로, 기존 핀게이트다이캐스팅 방식의 단점들을 극복하고, 고품질의 전동기 회전자 생산이 가능하여, 고속 스핀들 전동기, 전기자동차용 견인용 전동기와 같은 고부가가치 전동기 시장 창출 및 전후방 연관 산업의 핵심기술로서 개발의 필요성이 증대되고 있음.
핵심개발 기술의 의의
o 본 과제의 다중게이트 동다이캐스팅 기술은 기존 방법에 비해 생산성을 높일 수 있고, 고품질의 회전자 제작이 가능하므로 기술이 상용화될 경우 국내 전동기 생산업체의 기술경쟁력을 확보하고 전량 수입에 의존하는 고속 전동기 시장을 대체하며, 새로운 고부가가치의 전동기 신규시장을 창출할 수 있음.
적용 분야
터보기기(터보 공기 압축기/송풍기), 터보펌프, 공작기계용 고속 스핀들 시스템, 연료전지용 공기공급장치, 전기자동차용 견인용 고속전동기

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 16
• 제 1 장 서론 ... 18
• 제 1 절 과제의 개요 ... 18
• 1. 개발 대상 기술.제품의 개요 ... 18
• 제 2 절 개발 대상 기술의 중요성 ... 19
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 21
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 21
• 1. 최종목표 ... 21
• 2. 정량적 목표 및 성과 ... 21
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
• 1. 1차년도 ... 24
• 2. 2차년도 ... 26
• 3. 3차년도 ... 29
• 제3절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 31
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 32
• 제 1 절 1차년도 연구개발 최종 결과 ... 32
• 1. 연구개발 추진일정 및 실적 ... 32
• 2. 전동기 설계 및 해석 ... 33
• 3. 다중게이트방식 동다이캐스팅 금형 설계 및 회전자 제작 ... 41
• 4. 전동기 제작 ... 45
• 5. 전동기 시제품 시험평가 ... 47
• 제 2 절 2차년도 연구개발 최종 결과 ... 56
• 1. 연구개발 추진일정 및 실적 ... 56
• 2. 전동기 설계 및 해석 ... 56
• 3. 다중게이트방식 동다이캐스팅 금형 설계 및 회전자 제작 ... 72
• 4. 전동기 제작 ... 85
• 5. 전동기 시제품 시험평가 ... 89
• 제 3 절 3차년도 연구개발 최종 결과 ... 102
• 1. 연구개발 추진일정 및 실적 ... 102
• 2. 전동기 설계 및 해석 ... 102
• 3. 다중게이트방식 동다이캐스팅 금형 설계 및 회전자 제작 ... 120
• 4. 전동기 제작 ... 126
• 5. 전동기 시제품 시험평가 ... 129
• 제 4 절 시장현황 및 사업화 전망 ... 147
• 1. 국내.외 시장 현황 ... 147
• 2. 사업화 전망 ... 150
• 제 5 절 자체보안관리진단표 ... 153
• 부록 ... 157
• 끝페이지 ... 158