Conference: 2025 한국자기학회 동계학술대회
Authors: 송천호, 강영재, 임명섭
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버니어 모터(Vernier Motor)는 자속 변조 효과를 활용하여 공간고조파의 기본파 외에 변조된 자속 성분을 이용함으로써 높은 토크 밀도를 달성할 수 있는 전동기이다. 이러한 자속 변조 원리는 영구자석형 동기전동기(PMSM) 대비 자속 이용률을 향상시키며, 저속 고토크 구동이 필요한 응용에 적합한 장점을 가진다. 특히 변조 효과를 극대화한 치분리형 버니어 모터는 제한된 체적에서도 고토크 특성을 구현할 수 있어, 최근 다양한 고효율 구동 시스템에 대한 적용 가능성이 주목받고 있다.이중고정자 구조를 적용한 버니어 모터는 기존의 단일고정자형에 비해 기본파 자속의 크기를 감소시키고 변조 자속의 크기를 증가시켜, 전체 자속 분포를 보다 효과적으로 제어할 수 있다. 이를 통해 동일하거나 근소한 수준의 토크 상승과 더불어 역률 향상을 기대할 수 있으며, 구조적으로는 자속 경로를 확장시켜 전자기적 성능을 개선할 수 있다. 따라서 이중고정자 버니어 모터는 고효율·고토크 응용 분야에서 대체 구조로서의 잠재력을 가진다.본 논문에서는 동일한 구동 조건에서 단일고정자형과 이중고정자형 버니어 모터의 성능을 비교·분석하였다. 유한요소해석(Finite Element Analysis, FEA)을 기반으로 토크, 역률, 철손 등 주요 전자기적 특성을 정량적으로 평가하였으며, 구조적 차이에 따른 성능 변화를 규명하였다. 분석 결과, 이중고정자 구조는 토크 밀도와 역률 측면에서 우수한 성능을 보였으나, 철손의 증가가 확인되었다. 본 연구는 버니어 모터의 고정자 구성이 성능 최적화에 미치는 영향을 분석함으로써 향후 고효율 전동기 설계에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.