이번 강의에서는 IPMSM의 Rotor design step에 대해 설명드리겠습니다.
Rotor의 외경과 내경은 이미 2편에서 설정하였습니다. 여기에서 설정할 것은 magnet의 형상 및 size입니다.
▣ Magnet shape
우선 Magnet의 기본 형상을 정해야 합니다. FluxMotor에서 제공하는 magnet type을 라이브러리에서 불러올 수 있습니다. 아래와 같이 ‘MAGNET’ – ‘Magnet shape’를 클릭합니다.
기본적으로는 Ring type으로 선택이 되어있습니다. 우리는 매입형 영구자석 동기전동기(IPMSM)을 예제로 사용할 예정이므로, 아래와 같이 V형 type magnet을 선택하겠습니다. imi_VBlock_01A type을 선택 후 확인 버튼을 클릭합니다.
▣ Magnet size
아래와 같이 Magnet size를 parameter로 입력하여 Rotor design을 결정하게 됩니다.
각 parameter가 어떤 치수를 의미하는지 view 화면에서 화살표로 확인할 수 있습니다.
- Barrier : Magnet side의 공극. Magnet에서 발생한 magnetic flux의 누설을 방지. Barrier가 없다면 자기장이 자석 옆으로 누설되어 Stator로 자기장이 뻗어가지 않게 되므로 토크가 제대로 발생하지 않습니다.
- Bridge : Barrier와 Rotor 표면 사이의 steel 부위. 얇을수록 모터의 출력은 증가하지만, 너무 얇으면 구조적인 문제가 발생.
- TM : Magnet 두께
- WM : Magnet 너비
- T1 : Magnet 중심으로부터 Rotor 표면까지의 거리
- T2 : Bridge 두께
- W1 : Barrier 사이 steel 두께 (rib 두께)
- W2 : Barrier 두께
- V1 : Barrier 하단 각도
위의 parameter들을 입력한 후, 완료 버튼을 클릭하면 수정된 magnet 형상을 view 화면으로 확인할 수 있습니다.
▣ Magnet 착자 방향 설정
Magnet 형상과 치수가 결정되었으면, 착자방향을 설정해줘야 합니다. ‘POLARIZATION’ 탭에서 착자 유형과 방향을 입력할 수 있습니다. IPMSM은 기본적으로 자석과 수직방향을 착자가 설정되어 있어 보통은 설정을 바꿀 필요가 없습니다. SPMSM의 경우에는 착자방향을 radial(방사방향) type으로 변경할 수 있습니다.
이상으로 rotor 및 magnet design을 수행하였습니다.
다음 4편에서는 stator의 슬롯 형상 및 winding 설정에 대해 알아보도록 하겠습니다.