초록 ▼

□ 연구개요
현재 제조 로봇 및 협동 로봇 등의 시장이 급속도로 성장하고 있다. 로봇 뿐 아니라 반도체 장비에 필요한 서보전동기는 일본 및 독일 등에 수입의존도가 높아 고출력, 고효율의 서보전동기의 국산화가 필요한 실정이다.
코깅토크가 거의 없어야 하는 서보전동기로 슬롯리스 영구자석형 전동기기가 많이 쓰이지만 선진국의 기술력 장벽이 높고 시장점유율이 높음으로 국내 기술력 향상이 필요하다.
따라서 본 연구를 통해 기존 형태의 슬롯리스 전동기보다 고출력 및 고효휼의 슬롯리스 전동기를 설계하고자 하여 기존 슬롯리스에 적용

□ 연구개요
현재 제조 로봇 및 협동 로봇 등의 시장이 급속도로 성장하고 있다. 로봇 뿐 아니라 반도체 장비에 필요한 서보전동기는 일본 및 독일 등에 수입의존도가 높아 고출력, 고효율의 서보전동기의 국산화가 필요한 실정이다.
코깅토크가 거의 없어야 하는 서보전동기로 슬롯리스 영구자석형 전동기기가 많이 쓰이지만 선진국의 기술력 장벽이 높고 시장점유율이 높음으로 국내 기술력 향상이 필요하다.
따라서 본 연구를 통해 기존 형태의 슬롯리스 전동기보다 고출력 및 고효휼의 슬롯리스 전동기를 설계하고자 하여 기존 슬롯리스에 적용되지 않은 매입자석형 슬롯리스 전동기를 설계하고 제작하여 본 연구의 타당성을 입증하고 국내 기술력 향상과 경제적인 효과를 내고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구의 목표는 기존 선진사에서 독점하는 슬롯리스 전동기를 대상으로 하여 선진사보다 고출력과 고효율의 전동기를 설계하고자 하는 것이다. 전동기 개발을 위해서는 자기 등가회로법을 통한 기초 전자기 설계프로세스 정립, 유한요소 해석을 통한 최적화 설계 및 감자해석 및 효율맵 해석을 수행, 멀티피직스 해석을 통한 강성해석과 제어기 연동해석이 우선적으로 필요하다.
본 연구에서 회전자의 형태를 Bar-type으로만 진행하려고 하였으나 Bar-type의 특성상 기존 SPM에 비해 출력이 낮음을 확인하였으며 또한 매입자석형의 특징이 릴럭턴스 토크를 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있어 선행각 제어가 가능할 것으로 판단되었지만 슬롯리스 전동기의 경우는 치가 없고 공극이 큼으로 인해 인덕턴스 차이가 없어 선행각 제어가 불가능하다는 것을 확인하여 출력을 높이기 위해서 회전자 타칩을 V-type과 U-type으로 변경하여 설계를 진행하였다.
최종적으로 3차년도에 V-type과 U-type을 설계한 결과 U-type의 경우가 가장 출력이 좋았으며 감자해석 및 강성해석에서도 좋은 구조로 판명되었고 최적 설계를 진행하고 제어기 연동해석 및 효율맵 작성까지 진행하였으며 제작을 통해 역기전력까지 시험을 진행했다.
본 연구에서 V-type 및 U-type 설계, 해석, 검토 및 최적화 설계를 진행하여 고효율을 위한 제어 방법 모색 및 진동 소음 개선 설계 및 해석을 진행하지 못했으며 제작은 진행하였으나 제어기 수급의 문제와 시간적인 문제로 역기전력 밖에 시험을하지 못하였다.
시험의 경우는 향후 제어기 수급 및 시험 장소 섭외를 통해 진행하려고 한다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구는 신개념 슬롯리스 매입자석형 전동기 설계 및 타당성 입증을 통해 선진사의 기술력에 도전하는 전동기의 새로운 가능성을 제시하였다. 또한 연구 개발이 상대적으로 덜 이루어진 슬롯리스 전동기에 대한 연구를 심도있게 진행함으로서 관련 분야의 기술 경쟁력을 확보하였다. 기초 설계 및 멀티피직스 설계 프로세스를 적용하여 예상치 못한 특성 및 제어 등에 고려가 가능하며, 전동기의 개선 설계 및 신규 전동기의 개발에 기반을 마련할 수 있었다. 슬롯리스 매입자석형 전동기의 고출력, 고효율화를 통해 국내 기술력을 확보하여 신개념 전동기의 기술 경쟁력을 높여 로봇, 반도체 장비 및 Traction Vehicle 등 다양한 분야에 대응할 수 있다고 판단된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구 필요성 ... 4
• 1-2. 연구 목표 ... 4
• 1-3. 국내·외 연구동향 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 2-1. 1차년도 수행과정 및 연구내용 ... 4
• 2-2. 2차년도 수행과정 및 연구내용 ... 6
• 2-3. 3차년도 수행과정 및 연구내용 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 26