다구찌 기법을 활용한 스마트 공장 데이터 센터용 외전형 모터의 냉각홀 수치해석 연구

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In this study, cooling hole structures for an outer-rotor motor used in smart factory data center cooling systems were optimized to dissipate heat inside the motor. The Taguchi method (L9(34) design) was applied to identify dominant design parameters for the upper and side cooling holes. Under the optimal upper hole conditions 21 circular holes, 9 mm diameter, outer placement, and 0° inclination the motor exhibited enhanced internal airflow, reducing the temperatures of major heat sources by up to 22℃. The optimal side hole design, defined by a 15° arc angle, 24 mm height, left side placement, and 0° taper angle, mitigated vortex formation in the fin wake region and further decreased bearing temperatures by 2~6℃. When the two optimal structures were integrated, the temperatures of key regions decreased by 6~23℃, while requiring only a minor increase in torque (0.44 N·m) and power (81 W), corresponding to approximately 1% of an 8 kW system. Despite these additional demands, the integrated design effectively improved heat dissipation by combining direct cooling from the upper holes with convective enhancement from the side holes. Therefore, the proposed cooling hole structure offers a viable thermal management solution for outer rotor motors employed in smart factory data center applications.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론
• 1. 연구 배경
• 1) 스마트 공장 데이터 센터
• 2) 공기조화기
• 3) 외전형 모터
• 4) 모터 방열 구조
• 2. 연구 목적
• Ⅱ. 연구 내용 및 방법
• 1. 해석 모델
• 2. 수치해석 기법
• 1) 수치해석 및 난류 모델
• 2) 수치해석 영역 및 경계조건
• 3) 격자 의존성 검증
• 4) 난류 모델 및 해석 유효성 검증
• 3. 최적화 기법
• 1) 다구찌 실험계획법
• 2) 인자·수준 설정
• (1) 상부 냉각홀
• (2) 측면부 냉각홀
• Ⅲ. 연구 결과 및 고찰
• 1. 상부 냉각홀의 영향
• 1) 민감도 분석
• 2) 최적 형상 도출 및 검증
• 2. 측면부 냉각홀의 영향
• 1) 민감도 분석
• 2) 최적 형상 도출 및 검증
• 3. 통합 최적 형상 도출 및 검증
• Ⅳ. 결론
• 참고문헌
• ABSTRACT
• 부록
• 감사의 글