전동화 구동 전동기의 이해

● F=BLI

 - 전동기에서 발생하는 힘은 계자자속의 크기, 전동기의 높이, 전기자전류의 크기라는 3가지 물리양의 곱에 비례

 

● 자기회로

 - 동일한 전류에서 가능한 큰 자속 B를 생성하기 위하여 자성체로 폐루프의 자기저항을 저감

 

● 전기회로

 - 동일한 전압에서 가능한 큰 전류 I를 생성하기 위하여 도체로 폐루프의 전기저항을 저감

 

● 전동기의 전기재료

 - 전동기에는 도전율이 높아 전류가 흐르기 쉬우 ㄴ도체와 전류가 흐르기 어려운 절연체가 모두 사용됨

 

● 전동기의 자기재료

 - 전동기에는 비투자율이 높아 자속이 흐르기 쉬운 연자성체와 보자력이 높아 보유한 자기적인 성질을 잘 유지하는 경자성체가 사용됨

 

● 자기 포화와 온도상승

 - 전동기의 계자자속은 자성체의 자기 포화 현상으로 제한되며, 전기자 전류는 동손에 의한 코일의 온도 상승으로 그 값이 제한됨

 

● 평형다상과 회전자계

 - 평형다상 전원과 공간적으로 저거절한 위상차를 가지고 배치된 코일들을 통해 일정한 회전속도를 가지는 회전자계 생성

 

● 유도전동기와 동기전동기의 속도

 - 유도전동기는 회전자계보다 느린 속도로 회전하며, 동기전동기는 회전자계와 동일한 속도로 회전

 

● 직류전동기의 속도

 - 직류전동기의 회전자속도는 전동기의 속도-토크 곡선과 부하의 속도-토크 곡선이 일치하는 교점임

 

● 내연기관 엔진

 - 화석연료가 가지는 화학에너지를 연소를 통하여 기계적 동력으로 변환하는 장치로 동력변환효율이 높지 않음

 

● 차량 구동용 전동기

 - 전기에너지를 기계적에너지인 동력을 변환하는 에너지 변환장치로 내연기관 대비 높은 동력변환 효율을 가짐

 

● 구동용 전동기 요구 특성

 - 구동용 전동기는 높은 출력밀도와 높은 효율 특성이 요구되어 전동기분야의 가장 우수한 기술과 부품이 사용됨

 

● 정상 상태

 - 정상 상태는 관심있는 물리량이 시간에 대하여 일정한 값을 유지하는 상태

 

● 전동기의 기계적 출력

 - 정상 상태에 있는 손실이 없는 이상적인 전동기의 기계적 출력은 전기적 입력과 동일

 

● 토크 리플

 - 전동기에서 출력되는 토크 중 시간에 대하여 그 크기가 변동하는 성분

 

● 토크 리플 성분

 - 전동기의 토크 리플은 전원에 의해 발생하는 성분과 전원이 아닌 영구자석과 슬롯 구조의 코어와의 상호작용에 의해 발생하는 코깅 토크로 구성

 

● 구형파 전략

 - 전원에 의한 토크 리플을 제거하기 위해서 전동기의 역기전력과 입력 전류를 일정한 크기를 가지는 구형파로 만들어 시간에 대한 전기적 입력을 일정하게 만드는 전략

 

● 정현파 전략

 - 전원에 의한 토크 리플을 제거하기 위해서 전동기의 역기전력과 입력 전류를 정현파로 만들어 시간에 대한 

 

● 슬롯과 슬롯리스

 - 고정자 코어는 큰 공극으로 자속 밀도가 작은 슬롯리스 타ㅏ입과 공극이 작아 자속 밀도가 높은 슬롯 타입으로 구분 가능

 

● 집중권과 분포권

 - 고정자 권선법으로 공간고조파 저감에 유리한 분포권과 공간고조파 측면에서 불리한 집중권 방식이 존재

 

● 코일 점적율

 - 슬롯 타입의 고정자 코어에서 슬롯 면적에서 코일의 도체 면적이 차지하는 비율을 의미

 

● 직류전동기

 - 직류(DC)전압으로 구동되는 전동기로 계자가 고정자, 전기자가 회전자에 위치

 

● 동기전동기

 - 교류(AC)전압으로 구동되는 전동기로 계자가 회전자, 전기자가 고정자에 위치

 

● 유도전동기

 - 교류(AC)전압으로 구동되는 전동기로 직류전동기와 동기전동기와 달리 계자와 전기자가 구조적으로 분리되어 있지 않으며, 외부 전원에서 고정자에만 전류를 공급

 

● 환경차 구동용 유도전동기

 - 기존 내연기관 대신 유도전동기를 동력 발생 장치로 사용한 친환경차 미국 테슬라에서 개발

 

● 환경차 구도용 유도전동기의 장점

 - 영구자석이 사용되지 않아 전동기 신뢰성 측면에서 우수하며, 가격적인 측면에서 유리

 

● 환경차 구동용 유도전동기의 단점

 - 영구자석 전동기 대비 출력밀도와 효율 측면에서 불리

 

● 환경차 구동용 권선계자형 동기전동기

 - 기존 내연기관 대신 권선계자형 동기전동기를 동력 발생장치로 사용한 친환경차가 르노에서 개발

 

● 환경차 구동용 권선계자형 동기전동기의 장점

 - 계자권선을 이용하여 계자자속을 발생시켜 계자자속 크기 제어가 용이하고 영구자석을 사용하지 않음

 

● 환경차 구동용 궈선계자형 동기전동기의 단점

 - 회전자 계자권선에 계자전류 입력을 위한 브러시-슬립링이라는 추가적인 장치와 이로인한 수명 제한

 

● 환경차 구동용 영구자석 계자형 동기전동기

 - 기존 내연기관 대신 영구자석 계자형 동기전동기를 동력 발생장치로 사용한 친환경차 구동 전동기의 주류

 

● 영구자석 계자형 동기전동기의 자아점

 - 고성능의 영구자석을 사용하여 효율과 출렭밀도가 기타의 전동기보다 우수

 

● 영구자석 계자형 동기전동기의 단점

 - 회전자에 위치한 영구자석이 회전 원심력에 의해 비산될 가능성이 있고, 자석에서 발생하는 계자지속의 크기를 조절하기 어려움

 

● 전장용 직류전동기

 - 자동차 주행을 위한 동력 발생 엔진 외에도 동력 발생을 위한 다양한 소형 직류전동기가 사용됨

 

● 전장용 직류전동기의 특징

 - 진류전동기 브러시의 수명제한으로 간헐적으로 사용되며 가격 경쟁려겨이 필요한 제품군에 주로 사용

 

● 전장용 직류전동기 적용 제품

 - 직류전동기가 적용된 제품으로는 파워윈도우, 도어락, 파워리프트 게이트, 파워 시트, 에어컨 블로워 등이 존재

 

● 전장용 영구자석 계자형 동기전동기

 - 자동차의 주행 동력 외 소형 동력 발생을 위해서 수명제한이 있는 직류전동기 대신 영구자석 계자형 동기전동기를 사용

 

● 영구자석 계자형 동기전동기의 특징

 - 간헐적 동작이 아닌 연속적으로 장시간 사용되며 고성능에 대한 요구가 있는 제품군에서 주로 사용

 

● 영구자석 계자형 동기전동기 적용 제품

 - 영구자석형 동기전동기가 적용된 제품으로는 EPS, 엔진 쿨링 팬, ISG 등이 존재