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세계에서 가장 전력 밀도가 높은 영구 자석 전기 모터가 영국에서 개발 중입니다. 전기화 전문 기업 Equipmake는 선도적인 적층 제조 기관인 HiETA와 협력하여 혁신적 프로젝트의 일환으로 영국 혁신 기금(Innovate UK)의 지원을 받아 차세대 모터를 개발하고 있습니다.
- 전기화 전문 기업 이큅메이크와 선도적인 적층 제조 기업 HiETA가 혁신적인 새 전기 모터를 개발하기 위해 협력하고 있습니다.
- 코드명 AMPERE인 이 모터는 적층 가공을 통해 기존 영구 자석 모터보다 더 가볍고 작으며 열 효율이 높습니다.
- 30,000rpm에서 220kW의 최고 출력과 10kg 미만의 무게를 목표로 하는 AMPERE는 kg당 20kW로 세계에서 가장 전력 밀도가 높은 전기 모터를 목표로 하고 있습니다.
- 3D 금속 프린팅을 기반으로 하는 적층 제조의 선구적인 사용으로 최소한의 고강도 합금과 자석 소재를 사용하여 비용을 최대한 낮출 수 있습니다.
- 자동차부터 항공우주 및 해양에 이르기까지 다양한 분야에 걸쳐 애플리케이션을 보유하고 있습니다.
코드명 AMPERE인 이 새로운 모터는 이큅메이크의 세계 최고 수준의 전기 모터 설계 전문성과 HiETA의 열 공학 및 적층 제조 분야의 선구적인 지식을 바탕으로 기존 전기 모터보다 4배 이상 높은 최대 전력 밀도인 kg당 20kW 이상의 초경량, 효율적이면서도 저렴한 전기 모터를 생산하는 것을 목표로 하고 있습니다.
앰페어의 성능의 핵심은 첨단 모터 설계와 적층 제조를 결합하여 금속 구조를 단단한 빌렛으로 밀링하지 않고 3D 프린팅으로 제작할 수 있다는 점입니다.
이는 많은 이점을 가져다줍니다. 첫째, 금속을 필요한 곳에만 배치할 수 있습니다. 둘째, 열적으로 효율적인 얇은 벽과 최적화된 미세 표면 디테일을 모터의 구조와 직접 결합하여 여러 부품으로 구성된 어셈블리를 냉각 능력이 뛰어나고 가볍고 관성이 낮으며 회전 속도를 크게 높일 수 있는 단일 복잡한 구조로 대체할 수 있습니다.
이러한 접근 방식은 AMPERE가 구조에 고강도 합금을 가장 적게 사용할 뿐만 아니라 고가의 활성 재료인 자석도 가장 적게 사용하므로 비용을 최대한 낮출 수 있다는 것을 의미합니다.
이큅메이크와 HiETA는 30,000rpm에서 220kW의 최대 출력과 10kg 미만의 무게를 목표로 하고 있습니다. 이에 비해 현재 사용되고 있는 최고의 표준 영구 자석 모터조차도 kg당 5kW를 모으는 데 어려움을 겪습니다. 이큅메이크의 혁신적인 APM 125는 세계에서 가장 전력 밀도가 높은 차량용 전기 모터 중 하나로, 냉각 성능을 극대화하기 위해 스포크 아키텍처를 사용하며 12,000rpm에서 125kW의 최고 출력과 14kg에 불과한 무게로 kg당 9kW 미만의 전력 밀도를 제공합니다.
첫 번째 AMPERE 프로토타입은 12개월 후에 가동될 예정입니다.
이큅메이크는 작년 말 노퍽의 스네터턴에 완전히 새로운 공장을 오픈하여 모터부터 완전 전기화 플랫폼까지 모든 것을 설계, 테스트, 제조할 수 있는 역량을 갖춘 완벽한 전기 자동차 솔루션을 제공하며 자동차 및 항공우주 분야를 지원하고 있습니다. 현지에서는 점점 더 많은 해외 고객층을 위해 완전 통합형 전기 버스 섀시를 설계하고 제조합니다. 이 회사의 혁신적인 APM 모터 제품군은 EBus 섀시에 사용되며 곧 출시될 아리엘 하이퍼카에도 동력을 공급할 예정입니다.
Equipmake의 전무이사 이안 폴리(Ian Foley)는 이렇게 말합니다: "Equipmake는 작고 가벼운 설계 덕분에 동급 최고의 출력 밀도를 제공하는 APM 고급 모터 제품군을 통해 최근 몇 년 동안 전기 모터 성능에서 큰 도약을 이루었습니다. 적층 제조는 다음 단계의 변화를 여는 열쇠이며, AMPERE에서 HiETA와 협력하게 되어 기쁘게 생각합니다. 이 흥미로운 프로젝트는 전기 모터가 제공할 수 있는 것에 대한 개념을 완전히 바꿀 수 있는 잠재력을 가지고 있으며, 가능한 한 저렴한 비용으로 작은 패키지에 엄청난 양의 성능을 제공하는 이 모터는 자동차나 항공우주 분야에서 e-모빌리티를 더욱 혁신할 수 있을 것으로 기대됩니다. 지원을 아끼지 않은 Innovate UK에 감사드리며, 조만간 첫 번째 AMPERE 프로토타입이 가동될 수 있기를 고대하고 있습니다."
HiETA의 혁신 프로그램 매니저인 앤디 존스는 다음과 같이 말합니다: "AMPERE는 HiETA의 열 관리 전문성과 적층 제조를 통한 복잡하고 얇은 벽 구조 제조를 모두 전기 모터 설계에 적용하여 야심찬 전력 밀도를 실현할 수 있는 기회를 제공합니다. 일반적으로 기존 기술에 비해 열 관리 부품의 크기를 5배까지 줄여 차세대 열 전달 기능을 회전자, 고정자 및 전자 냉각에 통합할 수 있습니다. 또한 적층 제조의 자유도를 활용해 구조적 성능을 최적화할 수 있습니다. 우리는 이러한 이점을 이큅메이크의 첨단 전기 모터 설계에 처음부터 통합하고 있으며 조만간 제조 및 테스트를 진행할 수 있기를 기대하고 있습니다."
