Study on the Improving Efficiency through Permanent Magnet One-sided Overhang Structure of Internal Rotation Type Motor

Abstract

Recently, regulations and policies around the world and Korea are in the direction of recommending the improvement of energy efficiency of motors for response to climate change and sustainable development. Among them, non-rare earth permanent magnet type motors, which are relatively free from rare earth issues, are in the spotlight as alternatives, and additional high efficiency and high reliability are needed, and various studies are being conducted on this. In this paper, the application of a one-sided overhang structure of a permanent magnet was studied for the high efficiency of a motor having a magnetic flux concentrated rotor structure. Due to the nature of a magnetic flux concentrated motor, magnets and cores were alternately arranged in the circumferential direction to insert as many permanent magnets as possible in the rotor, and the design was conducted to increase the effective magnetic flux in the pores to the maximum by applying an overhang structure in the stacking direction of block-type ferrite magnets higher than the stacking direction length of the rotor core. As a result, the counter electromotive force constant of the motor could be increased, and the motor efficiency was achieved.

최근 전 세계 및 한국의 규제 및 정책은 기후변화 대응과 지속 가능한 발전을 위해 모터의 에너지 효율 향상을 권장하는 방향으로 진행되고 있다. 이중 희토류 이슈에서 비교적 자유로운 비희토류계 영구자석형 모터가 대안으로 주목받고 있으나 추가적인 고효율화 및 높은 신뢰성 등이 필요한 상황이고 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 자속 집중형 회전자 구조를 가지는 모터의 고효율화를 위해 영구 자석의 편측 오버행 구조 적용을 연구하였다. 자속 집중형 모터의 특성상 회전자 내 최대한 많은 영구자석을 삽입하기 위해 자석과 코어를 원주 방향으로 교번으로 배치하였으며 회전자 코어의 적층 방향 길이보다 블록 타입 페라이트 자석의 적층 방향 높이가 더 높은 오버행 구조를 적용하여 공극 내 유효 자속을 최대치로 증가시키는 설계를 진행하였다. 결과적으로 모터의 역기전력 상수가 높아질 수 있었으며 모터 고효율화를 달성하였다.