A Study on a 2-D Electromagnetic Analysis Method for a Bearingless Motor Considering Leakage Flux

고청정 및 고신뢰성의 펌프 시스템을 필요로 하는 반도체 및 화학 산업 분야에서는 비윤활·무마찰 구동이 가능한 베어링리스모터(Bearingless Motor, BLM)가 유망한 대안으로 주목받고 있다. 베어링리스 모터는 디스크 박형의 회전체와 굽은 치 구조의 고정자를 채택하여 컴팩트한 구조와 자기적 수동 안정성을 제공하지만, 베어링리스 모터의 특성상 축방향 및 반경방향 말단에서 발생하는 누설 자속이 전자기 해석에 큰 영향을 미친다. 이러한 단부 누설 자속은 기존의 2차원 유한요소해석(2-D FEA)으로는 정밀하게 반영되기 어렵기 때문에 3차원 해석이 필요하다. 하지만 3차원 유한요소해석(3-D FEA)은 계산 자원과 해석 시간이 과도하게 소모되어, 초기 설계 단계에서의 반복 해석을 수행하기에는 비효율적일 수 있다. 본 연구에서는 BLM의 구조적 특성을 고려하여, 단부 누설 자속 경로로 보정된 퍼미언스 계수를 적용한 2-D FEA 기법을 제안하였다. 제안된 해석법은 3-D FEA에 준하는 정확도를 확보하면서도 높은 계산 효율성을 제공하며, 베어링리스 모터의 설계 최적화 및 전자기 성능 예측에 효과적으로 적용할 수 있다.