본 연구는 고속 표면부착형 영구자석 동기모터 회전자용 탄소섬유강화플라스틱 슬리브의 통합적인 열-기계적 설계 방법론을 제시한다. 제안된 방법론은 탄소섬유강화플라스틱의 직교이방성 및 열팽창 특성을 반영한 해석적 응력 모델을 기반으로 하며, 모터의 전 작동 온도 범위에서 자석 비산과 슬리브 파손을 동시에 방지하는 설계 영역을 도출한다. 100 ㎾급, 20,000 rpm 모터에 적용한 결과, 기준 설계인 인코넬 슬리브 대비 두께를 약 50% 감소시킨 최적 설계를 도출하였다. 또한, 와전류 손실 모사 실험을 통해 탄소섬유강화플라스틱이 금속 슬리브와 달리 고속회전 시에도 부하 토크 증가가 거의 없어 토크 또는 효율 향상이 가능할 수 있음을 실험적으로 입증하였다. 본 연구는 고속 모터의 기계적 신뢰성과 전자기적 효율성을 동시에 확보할 수 있는 체계적인 설계 프레임워크를 제공하여 그 학술적, 산업적 의의를 가진다.
Park et al. (Wed,) studied this question.