인러너 브러시리스 DC(BLDC) 모터는 전기 자동차, 드론, 의료 기기, 로봇, 고속 전동 공구 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 회전자가 고정자 내부에서 회전하는 콤팩트한 원통형 구조는 고속 안정성, 효율적인 냉각, 정밀한 토크 제어 등의 장점을 제공합니다.

인러너 BLDC 모터의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나는 스테이터 적층판, 즉 스테이터 코어를 구성하는 얇은 강판 적층체입니다. 이 부품은 자기 효율, 코어 손실, 열 방출, 제조 비용 및 전반적인 모터 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

최적의 효율, 전력 밀도 및 비용 균형을 달성하기 위해서는 적절한 고정자 적층 유형, 재질, 두께 및 제조 공정을 선택하는 것이 필수적입니다.

인러너 BLDC 모터의 고정자 적층 구조

고정자 인러너 BLDC 모터이 제품은 단일 솔리드 부품이 아니라 전기 강판을 여러 겹으로 적층하여 제작됩니다. 적층 구조는 전도성 모터 재료에서 교류 자기장에 의해 발생하는 와전류 손실을 줄여줍니다.

고정자 적층판의 기능

• 자기 플럭스 전도: 회전자 자석과 권선 사이에서 자기 플럭스를 유도하고 집중시킵니다.
• 손실 감소: 솔리드 코어 대비 와전류 손실 및 히스테리시스 손실을 최소화합니다.
• 열 관리: 권선과 코어에서 발생하는 열을 발산하는 데 도움을 줍니다.
• 구조적 지지: 권선 배치 및 회전자 간극 확보를 위한 견고한 기반을 제공합니다.

인러너 모터의 경우, 적층판은 일반적으로 슬롯형 구조로 제작되어 분산 권선 또는 집중 권선을 수용합니다. 슬롯의 개수, 모양, 그리고 적층판 두께는 모두 전자기적 특성에 영향을 미칩니다.

고정자 적층판에 사용되는 재료

적층 재료의 선택은 자기 투과율, 포화 수준, 저항률 및 손실에 영향을 미칩니다. 일반적인 재료는 다음과 같습니다.

실리콘강(전기강)

구성: 철에 2~3.5%의 실리콘이 합금된 합금.

장점: 높은 전기 저항, 와전류 감소, 우수한 자기 투과율.

결정립 방향:

• 비방향성(NGO): 등방성 자기적 특성; 회전 기계에서 흔히 볼 수 있음.
• 자기 방향성 결정립계(GO): 하나의 자기 방향에 최적화되어 있으며, 회전형 고정자에는 거의 사용되지 않습니다.

사용 사례: 인러너 BLDC 스테이터에 가장 일반적으로 사용되는 방식입니다.

코발트-철 합금

• 장점: 더 높은 포화 자속 밀도(~2.35 T), 우수한 고주파 성능.
• 단점: 가격이 비싸고 가공이 어렵다.
• 사용 사례: 항공우주용 모터, 고속 스핀들 및 고밀도 전력 응용 분야.

니켈-철 합금

• 장점: 높은 투자율, 낮은 히스테리시스 손실.
• 단점: 코발트 합금보다 포화도가 낮고, 실리콘강보다 가격이 높다.
• 사용 사례: 정밀 계측 장비와 같은 특수 응용 분야.

적층 두께 옵션 및 그 효과

각 적층판의 두께는 와전류 손실, 제조 비용 및 기계적 내구성에 직접적인 영향을 미칩니다.

두께	와전류 손실	기계적 강도	비용	일반적인 적용 사례
0.50mm	더 높은	높은	낮은	저속 모터
0.35mm	보통의	좋은	중간	표준 BLDC 모터
0.20–0.27 mm	낮은	낮추다	더 높은	고속 인러너
0.10mm	매우 낮음	부서지기 쉬운	매우 높음	항공우주/고주파

절충점: 적층 두께가 얇아지면 와전류 손실은 줄어들지만 비용과 복잡성이 증가합니다.

모터 고정자 플레이트 제조 기술

스탬핑

• 공정: 프로그레시브 다이를 사용하여 강판에서 원하는 형상을 펀칭합니다.
• 장점: 높은 생산량 효율성, 반복성.
• 제한 사항: 금형 비용, 버(burr) 발생, 초박형 시트에는 적합하지 않음.

레이저 절단

• 장점: 값비싼 금형이 필요 없고, 설계 변경이 유연합니다.
• 제한 사항: 처리량 감소, 열영향부 발생 가능성.
• 사용 사례: 프로토타입 제작 및 소량 생산.

와이어 방전 가공(Wire EDM)

• 장점: 매우 높은 정밀도, 매끄러운 모서리.
• 단점: 속도가 매우 느리고 비용이 많이 듭니다.
• 사용 사례: 정밀한 공차가 요구되는 특수 목적 모터.

접착 적층

• 적층 방식은 기계적으로 쌓는 방식이 아니라 접착제나 본드를 사용하여 결합하는 방식입니다.
• 장점: 진동 소음 감소 및 열 전달 경로 개선.
• 단점: 제조 공정이 복잡해진다.

절연 코팅 및 처리

층간 전류를 방지하기 위해 각 적층판에 전기 절연 코팅이 적용됩니다.

일반적인 코팅 종류

• C-2급(유기-무기 혼합): 우수한 내열성으로 고속 모터에 적합합니다.
• C-3 등급(무기): 고온 안정성이 높지만 유연성은 떨어집니다.
• C-5 등급(박막 유기층): 적층 효율을 높이기 위한 최소 두께.

코팅 종류는 적층률, 열 방출 및 코어 손실에 영향을 미칩니다.

다양한 적층 방식에 따른 성능상의 장단점

적층 방식 선택에 영향을 미치는 주요 요인:

• 효율성: 더 얇고 품질이 높은 적층판은 코어 손실을 줄입니다.
• 토크 리플: 슬롯 형상 및 적층 설계는 코깅 토크에 영향을 미칩니다.
• 열 성능: 더 나은 소재와 코팅은 열 방출을 돕습니다.
• 소음 및 진동: 접착 적층 구조는 기계적 소음을 줄일 수 있습니다.
• 비용: 재질 등급, 두께 및 제조 방법에 따라 달라집니다.

응용 분야별 고려 사항

전기 자동차

• 우선순위: 효율성, 열 안정성, 높은 전력 밀도.
• 적층 재질 선택: 0.27~0.35mm NGO 실리콘 강판(C-2 등급 코팅).

드론과 무인 항공기

• 우선 순위: 경량화 및 고속 주행 성능.
• 적층재 선택: 초저손실을 위한 0.20mm 코발트 합금.

산업 자동화

• 우선순위: 긴 수명, 신뢰성, 비용 균형.
• 적층 방식 선택: 0.35mm NGO 실리콘 강판, 접착 적층.

의료기기

• 우선 순위: 저소음, 정밀한 토크.
• 적층 방식 선택: 접착식, 얇은 적층재, 매끄러운 EDM 또는 레이저 가공 모서리.

비용 및 공급망 요인

• 원자재 가격: 코발트 합금은 실리콘 강철보다 3~5배 더 비쌀 수 있습니다.
• 금형 투자: 스탬핑 공정은 초기 금형 비용이 많이 듭니다.
• 생산량 요구 사항: 대량 생산에는 스탬핑이 유리하고, 소량 생산에는 레이저 절단이 유리합니다.
• 소요 기간: 맞춤형 라미네이션의 경우 자재 조달에 몇 주에서 몇 달이 소요될 수 있습니다.

비교표

요인	두꺼운 NGO 강철(0.50mm)	표준 NGO 강철(0.35mm)	얇은 NGO 강판(0.20mm)	코발트 합금 (0.20 mm)
사상자 수	높은	중간	낮은	매우 낮음
비용	낮은	중간	높은	매우 높음
힘	높은	높은	중간	중간
빈도	저속	중간 속도	고속	초고속
능률	낮은	좋은	매우 좋은	훌륭한

제조업체 선정 가이드라인

인러너형 BLDC 모터의 고정자 적층판을 선택할 때 다음 사항을 고려하십시오.

목표 속도 및 효율성:

10,000RPM 미만 회전 속도의 경우: 0.35~0.50mm 실리콘강 사용.

30,000RPM 초과 회전 시: 적층 두께 ≤0.20mm.

비용 제약 조건:

비용에 민감한 시장에서는 표준 NGO 실리콘 강판을 사용하십시오.

코발트 합금은 수익성이 높고 성능이 뛰어난 용도에 사용하도록 비축해 두십시오.

열 요구 사항:

열전도율과 안정성이 높은 코팅을 사용하십시오.

소음/진동 목표치:

소음을 줄이려면 접착식 적층 구조 또는 비스듬한 슬롯을 고려하십시오.

생산량:

대량 생산 → 스탬핑; 소량 생산 → 레이저 절단.

고정자 적층판 선택은 인러너 BLDC 모터의 효율, 비용, 무게 및 적용 적합성에 영향을 미치는 중요한 설계 결정 사항입니다.

산업 자동화 및 전기 스쿠터와 같은 일반적인 응용 분야에서는 0.35mm NGO 실리콘 강판이 비용과 성능의 균형을 제공하는 최적의 선택으로 남아 있습니다.

항공우주, 드론 또는 의료용 정밀 도구와 같은 고속 또는 고효율 응용 분야의 경우, 고급 코팅이 적용된 더 얇은 적층판(≤0.20mm)은 비용이 더 높지만 상당한 성능 향상을 제공합니다.

제조업체는 적층재 공급업체와 긴밀히 협력하여 전자기 성능뿐만 아니라 제조 용이성, 코팅 선택 및 공급망 안정성을 고려해야 합니다. 효율성과 성능 마진이 중요한 경쟁 시장에서 적절한 고정자 적층재 선택은 우수한 모터와 탁월한 모터를 구분 짓는 결정적인 요소가 될 수 있습니다.