팀 옥테인 레이싱과 EOS, AM으로 자동차 모터 냉각 최적화

• 복잡한 내부 형상을 위한 자유로운 설계

• 높은 구조적 강도 보장

• 통합 설계로 열 흡수력 향상

팀 옥테인 레이싱은 엔지니어링의 우수성은 한 층 한 층 쌓아 올린다고 믿습니다. EOS의 최첨단 금속 3D 프린팅으로 허브 모터를 위한 완벽한 케이스를 제작하여 인도 최초의 허브 모터가 장착된 FS 레이스카에 생명을 불어넣었습니다.

피유시 고얄 | 캡틴, 팀 옥테인 레이싱

팀 옥테인 레이싱은 듀얼 허브 장착 영구 자석 동기식 모터(PMSM)를 장착한 인도 최초의 포뮬러 스튜던트 경주용 자동차를 제작하는 야심찬 프로젝트에 착수했습니다.

기존의 제조 방식으로는 복잡하고 통합된 디자인을 제작할 수 없었습니다. 이로 인해 팀은 EOS 적층 제조(AM)를 탐색하게 되었습니다.

그 결과 열 부하를 성공적으로 관리하고 최적의 지속적인 모터 성능을 구현하는 DMLS를 사용하여 제조된 통합 컨포멀 냉각 채널을 갖춘 획기적인 경량 모터 케이스가 탄생했습니다.

도전 과제

주요 기술적 요구 사항은 새로운 고출력 밀도 PMSM 허브 모터를 위한 효과적인 열 관리 기능을 갖춘 맞춤형 케이스를 제작하는 것이었습니다.

모터는 모터당 최대 2.2kW의 상당한 열을 발생시키므로 이를 방출해야 합니다. 열을 관리하지 않으면 모터 효율과 성능이 크게 저하되고 절연 파괴, 베어링 결함, 권선 손상, 자석 자화 등 부품 고장으로 이어질 수 있습니다. 따라서 최고의 성능을 유지하고 모터 수명을 보장하기 위해서는 효과적인 냉각이 무엇보다 중요합니다.

몇 가지 설계 제약 조건으로 인해 작업이 복잡해졌습니다. 모터 제조업체는 내경 90mm, 외경 120mm, 길이 105mm의 엄격한 케이스 외피를 지정했습니다. 또한 휠 어셈블리 내 공간이 극도로 제한되어 있어 120mm 케이스 직경 외부에 별도의 냉각 재킷을 추가할 수 없었습니다. 따라서 모터 케이스와 효율적인 냉각 시스템, 특히 컨포멀 냉각 재킷을 하나의 통합된 부품으로 통합해야 했습니다. 구조적 무결성과 열 방출 기능을 모두 극대화하는 설계가 필요했습니다.

기계 가공이나 주조와 같은 기존 제조 기술로는 복잡한 내부 나선형 냉각 채널에 필요한 설계의 자유도가 충분하지 않았습니다. 이러한 방식으로는 케이스와 냉각 재킷을 매끄럽게 통합하는 것이 불가능하지는 않더라도 어려웠습니다. 기존 방식으로 원하는 성능 목표를 달성하려면 재료 활용도가 떨어지고(약 25~30%) 훨씬 더 무겁고 큰 부품이 만들어졌을 가능성이 컸습니다.

미래

EOS 적층 제조 기술은 고성능 허브 모터 냉각과 관련된 복잡한 설계 통합 및 제조 문제를 극복하는 데 중요한 솔루션을 제공함으로써 팀 옥테인 레이싱에 없어서는 안 될 필수 요소임이 입증되었습니다. DMLS를 채택함으로써 완전히 통합된 케이스 및 냉각 시스템, 모터 최고 성능을 지속적으로 유지하는 탁월한 열 관리, 상당한 무게 감소, 기존 방식으로는 달성할 수 없었던 복잡한 설계의 실현 등 가시적인 이점을 얻을 수 있었습니다. 이 프로젝트는 까다로운 고성능 자동차 애플리케이션 등에서 복잡하고 가벼우며 열 효율이 높은 부품을 개발할 수 있는 적층 제조의 무한한 잠재력을 보여줍니다. 특히 T6 조건에서 단조 알루미늄 6061의 특성을 뛰어넘는 결과물을 통해 적층 가공의 소재 및 디자인 이점을 강조했습니다.