본 연구는 전기자동차 압축기에 사용되는 내부 영구자석 동기전동기(IPMSM)에서 테이퍼링 로터 표면(tapering rotor surface) 기법을 조사한다. 이를 위해 본 논문은 로터 반지름 방향을 따라 브리지(bridge) 영역에 비대칭 형상을 적용하여 비균일 공극(nonuniform air gap)을 형성함으로써 새로운 테이퍼 로터 설계를 제안한다. 공극이 균일한 기존의 IPMSM은 사다리꼴 형태의 자속밀도를 생성하여 고차 고조파를 유발하고, 그로 인해 전동기에 특정한 단점이 발생한다. 본 연구는 개선 설계 변수로 편심 중심의 오프셋 높이(offset height)와 로터 반지름과 자석 사이의 거리를 선정하였다. 비균일 공극으로 특징지어지는 제안된 테이퍼 로터 모델은 초기 모델보다 더 우수한 성능을 보였다. 이후, 제안된 모델의 구조적 건전성을 검증하기 위해 얇아진 배리어(thinned barrier)에 대한 응력 해석을 수행하였다. 공극 자속밀도, 코깅 토크(cogging torque), 인덕턴스(inductance), 자속 연계(flux linkage), 효율 맵(efficiency maps)과 같은 핵심 파라미터는 유한요소법(FEM)과 MATLAB 시뮬레이션을 사용하여 초기 모델과 개선 모델 간에 비교하였다. 제안된 테이퍼링 전동기는 주 운전점(primary operating point)에서 코깅 토크 오차율(cogging torque error rate)을 36.36% 감소시켰고, 효율 편차(efficiency deviation)를 0.6% 개선하였다. 또한 기존 로터 모델의 시제품을 제작하고 효율 곡선을 검증하였으며, 그 결과는 FEM 해석 결과와의 양호한 일치성을 보였다.

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