전기차 구동용 희토류 및 탈희토류 영구자석 기반 매입형 영구자석 동기전동기의 열 특성을 고려한 성능 분석

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper presents a comparative analysis of two interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMs) using rare-earth (RE) permanent magnet (PM) and rare-earth-free (REF) PM for electric vehicle (EV) traction. Both motors are designed with the same outer dimensions and operated under identical output conditions, while exhibiting similar back-EMF characteristics within the voltage limit. An electromagnetic–thermal coupled analysis is employed to account for loss-induced temperature variations during driving cycles. Energy efficiency is evaluated under UDDS and HWFET driving cycles. The results show that the REF model exhibits slightly lower energy efficiency than the RE model, with a difference of 1.33% under UDDS cycle and 0.55% under HWFET cycle. In particular, under high-speed and steady driving conditions, the difference in energy efficiency remains below 1%, indicating that the performance degradation of the REF model is limited. These results suggest that REF PM based IPMSM can be a viable alternative for EV traction motors under appropriate driving conditions.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 선행 연구 5
• 제 2 장 기본 이론 7
• 2.1 IPMSM 모터 특성 7
• 2.1.1 d, q축 등가 모델 7
• 2.1.2 모터 손실 및 효율 산정 14
• 2.2 모터 열 해석 21
• 2.2.1 열전달 특성 21
• 2.2.2 열 등가회로 24
• 2.3 전기차 구동 특성 29
• 2.3.1 차량 동역학 29
• 2.3.2 전기차 전비 산정 33
• 제 3 장 희토류 및 탈희토류 IPMSM 특성 분석 35
• 3.1 모터 설계 사양 35
• 3.2 모터 전자기 손실 및 효율 특성 비교 41
• 3.2.1 동손 특성 41
• 3.2.2 철손 특성 46
• 3.2.3 영구자석 와전류손 특성 51
• 3.2.4 효율 특성 54
• 제 4 장 모터 전자기-열 특성 연계 해석 모델 구성 56
• 4.1 모터 온도 변화에 대한 전자기 특성 57
• 4.1.1 영구자석의 열 특성 57
• 4.1.2 도체의 열 특성 63
• 4.2 전자기-열 특성 연계 해석 모델 68
• 4.2.1 열 등가회로 모델 구성 68
• 4.2.2 열 등가회로 기반 해석 프로세스 70
• 제 5 장 전기차 구동 특성 및 전비 비교 73
• 5.1 전기차 시뮬레이션 기반 구동 특성 73
• 5.1.1 전기차 시뮬레이션 모델 73
• 5.1.2 주행사이클 기반 구동 특성 76
• 5.2 전기차 구동 조건을 고려한 전비 비교 81
• 5.2.1 단일 주행사이클 기준 모터 온도 및 특성 81
• 5.2.2 반복 주행에 따른 누적 손실 및 전비 결과 88
• 제 6 장 결 론 94
• 참고 문헌 96
• ABSTRACT 101