본 논문은 하중 분리 정리를 이용한 슬롯 집중형 SPM 동기전동기의 새로운 최적 설계 방식을 제안한다. 제안된 방법에서는 동력을 구성하는 전기적 및 자기적 하중을 전동기의 네 가지 기하학적 변수(극쌍 수, 공극 지름, 적층 길이, PM 두께)로 표현하고, 이 네 변수에 대해 임의로 주어진 값이 있을 때 요구되는 동력을 만족하는 전동기의 전체 형상을 결정할 수 있음을 보인다. 특히, 슬롯 집중형 SPM 동기전동기의 치와 요크에서의 최대 자속을 추정하기 위해 새로운 해석식이 유도되고 적용된다. 사례 연구로서, 제안된 방법을 사용하여 네 가지 기하학적 변수들을 변화시키면서 다수의 6극, 9슬롯, 5 kW 표면 실장 영구자석 동기전동기를 설계하였다. 그중 최적 모델은 주어진 제약조건(효율 및 역률)을 만족시키면서 설계 목표(전동기 체적 및 PM 사용량 최소화)를 달성함으로써 선정된다. 제안된 방법의 타당성은 선정된 모델에 대한 유한요소 해석을 통해 검증된다.

본 논문은 적재 분리(loading separation) 기법에 기반한 SPMSM의 새로운 최적 설계 방법을 제시한다. SPMSM의 전체 형상과 권선을 극쌍 수, 에어갭 직경, 적층 길이, 자석 두께의 네 가지 설계 변수(p, Dg, Lstk, gm)만으로도 결정할 수 있음을 확인하였다. 제안하는 방법은 설계된 모터가 정격 출력 전력, PM(영구자석) 탈자 방지, 최대 속도 운전이라는 요구 성능을 만족하도록 보장한다. 제안된 방법을 사용하여 정격 출력 5 kW급의 다양한 설계 변수 조합을 갖는 다수의 SPMSM을 설계하고, 목적함수를 최대화하는 최적 모델을 도출한 뒤, 이를 유한요소해석(FEA)으로 최종 검증하였다.