모터 설계 서비스
자기 성능에서 모터 성능까지, 통합 설계 및 최적화
ISO 9001
IATF 16949
ISO 14001
ISO 45001
REACH
RoHS
요구사항에서 검증까지 : 모터 설계 완료를 위한 5단계
모터의 성능은 종종 자기 회로 설계의 정밀도에 따라 결정됩니다. 저희는 고객의 애플리케이션 요구 사항을 기반으로 모든 프로세스를 진행하며, 재료 선택부터 FEA 시뮬레이션, 프로토타이핑 및 검증까지를 포함하여 모든 모터 설계가 생산 전 완벽하게 검증되도록 보장합니다.
01
응용 프로그램 입력
모터의 사용 빈도, 속도 범위, 토크 요구 사항, 열 한계 및 비용 목표를 정의합니다.
02
기초 확인
무부하 파라미터, 기어링 토크, 부하 성능, 공기구간 유속 등 7가지 주요 지표에 대한 성능 기준을 설정합니다.
03
리디자인
기존 기준을 기반으로 자기 회로를 최적화하고 등급 선택 및 자기장 패턴을 조정하여 전체 시스템 성능을 개선합니다.
04
마그네트 프로토타이핑
최적화된 설계에 기반한 프로토타입을 제작하여 제조 가능성과 성능의 일관성을 검증합니다.
05
샘플 모터 평가
자료 모터를 모터로 조립하고 완전한 성능 테스트를 수행하여 생산 준비가 완료되었음을 확인합니다.
왜 먼저 기준선을 설정해야 할까요?
기준선을 설정하지 않고 최적화하는 것은 지도를 없이 운전하는 것과 같습니다. 기준선을 설정함으로써 “현재 위치”에서 “원하는 위치”로 가는 측정 가능한 경로를 확보할 수 있으며, 이를 통해 과도한 설계(비용 낭비)와 부적절한 설계(성능 위험)를 방지할 수 있습니다. 모든 최적화 결정은 가정에 기반하지 않고 측정된 데이터에 기반합니다.
| 미터법 | 설명 |
|---|---|
01노로드 파라미터 |
노하중 속도, 노하중 전류 및 역 EMF 상수 — 모터의 기본 성능 프로파일 설정. |
02스타일 토크 |
잠긴 로터 토크 — 모터의 제로 속도 시 시동 능력 평가. |
03코깅 토크 |
코깅 효과로 인한 토크 리플 — 이는 저속 주행 정숙성과 NVH 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. |
04로드 성능 |
속도, 전류, 효율 및 정격 부하 하에서 상승하는 온도 — 실제 작동 특성을 검증합니다. |
05에어갭 플럭스 |
에어갭 유속 밀도 분포 — 토크 밀도와 재료 활용에 직접적인 영향을 미칩니다. |
06물리적 차원 |
스택 높이, 에어갭 길이, 자석 크기 등은 모두 중요한 기하학적 파라미터입니다. |
07물질의 무게 |
자석 무게, 구리 무게, 강철 무게는 BOM 비용에 직접적인 영향을 미칩니다. |
리디자인: "좋음 충분"에서 "최적화"로"
두 가지 핵심 최적화 경로
기준선을 설정한 후, 정밀한 재료 선택과 구조 최적화를 통해 모터의 외관을 변경하지 않고도 성능, 비용, 제조 가능성을 체계적으로 재조정합니다.
1단계 경로
자기 재료 개발
기존 등급 그룹 내에서 가장 적합한 자석 재질을 재조합하거나, 성능 목표를 충족할 수 있도록 맞춤 등급을 개발합니다. 브릿지, Hcj 및 BHmax 조합을 조정함으로써 비용을 제어하면서 토크 및 속도 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
제출물
자석 비용이 10~20% 감소하거나 토크 밀도가 동일한 비용으로 5~15% 증가합니다.
2단계
자석의 형상 및 제조 최적화
자석 세분화, 엣지 형상, 자기장 방향 및 조립 간격을 최적화하여 코깅 토크 및 토크 리플을 줄입니다. 동시에 제조 가능성 및 공정 복잡성을 평가합니다.
제출물
토크 펄스의 감소가 30~50% 감소했으며, 조립 성적도 98%+로 개선되었습니다.
시뮬레이션 검증: 측정 가능하고 추적 가능한 최적화
모든 재설계 반복 과정은 전자기 시뮬레이션을 통해 성능 개선이 측정 가능하고 반복 가능하도록 검증됩니다. 다음은 대표적인 최적화 사례에서 얻어진 일반적인 시뮬레이션 데이터 비교입니다.
차트 1
속도/전류 vs. 토크 곡선
이것이 여러분에게 알려주는 것은
수평 축은 토크를 나타내고, 수직 축은 속도와 전류를 나타냅니다. 이 곡선은 모터가 다양한 부하 하에서도 속도를 유지하고 전류를 제어하는 성능을 보여줍니다. 더 평평한 곡선은 더 높은 속도 유지와 더 조절된 전류 증가를 나타냅니다.
차트 2
효율/출력 파워 대 토크 곡선
이것이 여러분에게 알려주는 것은
수평축은 토크를 나타내고, 수직축은 효율과 출력 전력을 나타냅니다. 각 곡선의 피크는 모터의 최적 작동 범위를 나타냅니다. 피크가 클수록 모터의 효율이 높아지고, 더 넓은 범위의 부하에서도 높은 효율을 유지할 수 있습니다.
벤치마크 대 재설계
동일한 토크 출력에서 Redesign은 약 8% 향상된 속도와 12% 감소된 전류 소모를 달성했습니다. 이는 더 높은 효율과 더 낮은 온도 상승을 의미합니다.
벤치마크 대 재설계
이 재설계 덕분에 최대 효율은 85%에서 91으로 향상되었으며, 고효율 범위(>85%%)는 약 20% 확대되었습니다.
차트 3
노로드 플럭스 FEA 곡선도면도
이것이 여러분에게 알려주는 것은
빨간색에서 파란색으로 색상이 변화하는 것은 흐름 밀도를 높이에서 낮으로 나타냅니다. 빨간색 영역(치아 및 공기간)은 토크 생성에 중요하며 집중된 흐름이 발생하는 영역을 나타냅니다. 파란색 영역(슬롯 및 요크)은 토크에 덜 기여합니다.
차트 4
플럭스 링크지-현재 루프
이것이 여러분에게 알려주는 것은
루프가 둘러싸는 영역은 히스테리시스 손실을 나타냅니다. 루프 면적이 커지면 손실이 커집니다. 이상적인 상태는 루프 면적을 최소화하는 것입니다.
최적화 인사이트
Redesign에서는 빨간색 영역이 치아에 더 집중되어 있으며 더 균일하게 분포되어 있어, 더 높은 플럭스 활용과 더 높은 토크 밀도를 나타냅니다.
최적화 인사이트
Redesign은 벤치마크 대비 약 25%개의 더 작은 루프 영역을 달성했는데, 이는 철 손실 감소와 효율성 향상에 해당합니다.
시뮬레이션에서 하드웨어까지: 마그네트 프로토타이핑의 6단계
단순한 시뮬레이션으로는 충분하지 않습니다. 모든 최적화는 물리적 하드웨어로 검증되어야 합니다. 당사의 프로토타이핑 프로세스는 자기 회로 설계부터 시스템 수준 테스트까지 전 과정을 포함하며, 각 설계 반복이 정확하게 제조되고 정확하게 검증될 수 있도록 보장합니다.
①
FEA 설계
시뮬레이션 결과에 따라 자석 형상과 자기장 패턴을 최종 확정합니다.
②
가상 자기장
자기장 생성 과정을 시뮬레이션하여 유속 분포 및 표면장치 결과를 예측합니다.
③
모터 검증
자료 모터를 모터로 조립하고 토크, 속도 및 효율성을 검증합니다.
④
기계 설계
제조 가능성을 위한 자석-회전자 인터페이스 및 조립 방법을 설계합니다.
⑤
자기장 고정 장치 조립
볼륨 마그네타이징의 일관성과 정확성을 보장하기 위해 전용 장비를 구축합니다.
⑥
시스템 레벨 테스트
최적화 목표가 충족되었음을 확인하기 위해 샘플 모터에 대한 전체 성능 테스트를 완료합니다.
우리의 기술 도구함
시뮬레이션 소프트웨어
| 소프트웨어 | 응용 |
|---|---|
01Ansys Maxwell |
2D/3D 전자기 FEA — 자기 회로 최적화 및 토크 밀도 분석. |
02모터-CAD |
전자기 및 열 분석 — 다중 물리학 연계 평가. |
03속도 |
영구 자석 모터에 대한 분석적 설계 및 신속한 성능 평가. |
04솔리드웍스 |
3D 기계 설계 및 자석 조립 검증. |
시험 및 검증 장비
| 장비 | 응용 |
|---|---|
01동력계 |
토크-속도-효율 곡선 측정. |
02BH 트레이서 |
브리드, Hcj, Hcb 및 BHmax의 정확한 측정. |
03플럭스메이터 |
플럭스와 자기 모멘트의 100%회 검사. |
04가우스미터 |
표면 필드 분포 및 자기 각도 검출. |
05온도/습도실 |
극도의 조건에서 환경 안정성 테스트. |
당신의 모터 설계에 왜 King‑Nd를 선택해야 하는가?
모든 자석 공급업체가 모터 설계 능력을 갖추지는 못합니다. 하지만 우리는 자재, 제조 및 검증 전 과정에 걸쳐 폐쇄 루프 기능을 갖추고 있기 때문에 가능합니다.
①
사내 소재 R&D
NdFeB 자석 기술 분야의 16건의 특허는 곡물 정제, 곡물 경계 확산 및 무중금속 재질 기술을 포함하며, 이를 통해 모터 성능 목표치를 소재 수준에서 충족시킬 수 있습니다.
②
폐루프 제조
자석 소재에서 완성된 조립체까지의 전 과정 제조는 외부 공급망에 의존하지 않기 때문에 최적화 작업이 지연되지 않으며, 프로토타입에서 생산까지의 주기가 최대 30% 이상 단축됩니다.
③
인증된 품질 시스템
ISO 9001, IATF 16949, ISO 14001 및 ISO 45001 인증은 설계부터 납품까지 모든 단계가 문서화된 표준을 준수하고 완전한 추적성을 보장함을 보장합니다.
저희의 인증서를 확인하세요.킹-앤드즈 엔지니어들이 당신의 모터를 진단해 보세요.
당사의 어플리케이션 엔지니어는 비용이나 의무 없이 48시간 이내에 초기 최적화 권장 사항을 제공합니다. 고객의 모터 성능 요구 사항이나 기존 설계 도면을 제출해 주십시오.