자동차 매니아들은 항상 엔진에 열광해 왔지만 전기화는 막을 수 없으며 일부 사람들의 지식 보유량을 업데이트해야 할 수도 있습니다.
오늘날 가장 친숙한 엔진은 대부분의 가솔린 구동 차량의 동력원이기도 한 4행정 사이클 엔진입니다.내연기관의 4행정, 2행정, 완켈 로터 엔진과 유사하게, 전기 자동차 모터는 로터의 차이에 따라 동기 모터와 비동기 모터로 나눌 수 있습니다. 비동기 모터는 유도 모터라고도 하며 동기 모터에는 영구 자석이 포함되어 있습니다. 그리고 모터를 여자시키는 전류.
고정자와 회 전자
모든 유형의 전기 자동차 모터는 고정자와 회전자의 두 가지 주요 부품으로 구성됩니다.
고정자▼
고정자는 정지 상태로 유지되는 모터의 일부이며 엔진 블록처럼 섀시에 장착되는 모터의 고정 하우징입니다.로터는 변속기와 차동장치를 통해 토크를 전달하는 크랭크샤프트와 유사한 모터의 유일한 움직이는 부분입니다.
고정자는 고정자 코어, 고정자 권선 및 프레임의 세 부분으로 구성됩니다.고정자 본체의 많은 평행 홈은 상호 연결된 구리 권선으로 채워져 있습니다.
이러한 권선에는 슬롯 채우기 밀도와 전선 간 직접적인 접촉을 증가시키는 깔끔한 헤어핀 구리 인서트가 포함되어 있습니다.촘촘한 권선은 토크 용량을 증가시키는 반면, 끝 부분은 더 깔끔하게 엇갈리게 배치되어 전체 패키지가 더 작아지도록 부피가 줄어듭니다.
고정자와 회 전자▼
고정자의 주요 기능은 회전 자기장(RMF)을 생성하는 것이고, 회전자의 주요 기능은 회전 자기장의 자력선에 의해 절단되어 전류(출력)를 생성하는 것입니다.
모터는 3상 교류를 사용하여 회전 자기장을 설정하고 모터의 주파수와 출력은 가속기에 반응하는 전력 전자장치에 의해 제어됩니다.배터리는 직류(DC) 장치이므로 전기 자동차의 전력 전자 장치에는 매우 중요한 가변 회전 자기장을 생성하는 데 필요한 AC 전류를 고정자에 공급하는 DC-AC 인버터가 포함되어 있습니다.
그러나 이러한 모터는 발전기이기도 하다는 점을 지적할 가치가 있습니다. 즉, 바퀴가 고정자 내부의 회전자를 역구동하여 다른 방향으로 회전 자기장을 유도하고 AC-DC 변환기를 통해 배터리로 전력을 다시 보내는 것을 의미합니다.
회생 제동으로 알려진 이 과정은 항력을 생성하고 차량 속도를 늦춥니다.재생은 전기차의 주행거리 연장은 물론 고효율 하이브리드의 핵심입니다. 광범위한 재생을 통해 연비를 향상시키기 때문입니다.그러나 현실 세계에서 재생은 에너지 손실을 방지하는 "자동차 롤링"만큼 효율적이지 않습니다.
대부분의 EV는 모터와 바퀴 사이의 회전 속도를 늦추기 위해 단일 속도 변속기에 의존합니다.내연기관과 마찬가지로 전기 모터는 낮은 rpm과 높은 부하에서 가장 효율적입니다.
EV는 단일 기어로 적당한 범위를 얻을 수 있지만, 무거운 픽업과 SUV는 다중 속도 변속기를 사용하여 고속에서 범위를 늘립니다.
다중 기어 EV는 흔하지 않으며, 현재는 아우디 e-트론 GT와 포르쉐 타이칸만이 2단 변속기를 사용합니다.
세 가지 모터 유형
19세기에 탄생한 유도 전동기의 회전자는 전도성 물질(가장 일반적으로 구리, 때로는 알루미늄)의 세로 층 또는 스트립으로 구성됩니다.고정자의 회전 자기장은 이러한 시트에 전류를 유도하고, 이는 다시 고정자의 회전 자기장 내에서 회전하기 시작하는 전자기장(EMF)을 생성합니다.
유도 전동기는 회전자 속도가 회전 자기장보다 뒤처질 때만 유도 전자기장과 회전 토크가 생성될 수 있기 때문에 비동기식 전동기라고 합니다.이러한 유형의 모터는 희토류 자석이 필요하지 않고 제조 비용이 상대적으로 저렴하기 때문에 일반적입니다.그러나 지속적인 높은 부하에서는 열을 덜 발산할 수 있으며 본질적으로 저속에서는 효율성이 떨어집니다.
영구 자석 모터는 이름에서 알 수 있듯이 회전자가 자체 자성을 갖고 있어 회전자의 자기장을 생성하는 데 전력이 필요하지 않습니다.저속에서는 더 효율적입니다.이러한 회전자는 고정자의 회전 자기장과 동시에 회전하므로 동기 모터라고 합니다.
그러나 단순히 회전자를 자석으로 감싸는 것에는 문제가 있습니다.첫째, 이를 위해서는 더 큰 자석이 필요하고 무게가 추가되면 고속에서 동기화를 유지하기 어려울 수 있습니다.그러나 더 큰 문제는 항력을 증가시키고 최고 전력을 제한하며 자석을 손상시킬 수 있는 과도한 열을 발생시키는 소위 고속 "역기전력"입니다.
이 문제를 해결하기 위해 대부분의 전기 자동차 영구 자석 모터에는 로터의 철심 표면 아래에 여러 개의 로브에 배열된 세로 V자형 홈으로 쌍으로 미끄러지는 내부 영구 자석(IPM)이 있습니다.
V 홈은 영구 자석을 고속에서 안전하게 유지하지만 자석 사이에 자기 저항 토크를 생성합니다.자석은 다른 자석에 끌리거나 반발되지만, 일반적인 저항은 철 회전자의 돌출부를 회전 자기장으로 끌어당깁니다.
영구 자석은 저속에서 작동하는 반면, 자기 저항 토크는 고속에서 작동합니다.이 구조에는 프리우스가 사용됩니다.
전류 여자 모터의 마지막 유형은 최근에야 전기 자동차에 등장했습니다. 위의 두 모터는 모두 브러시리스 모터입니다. 기존의 통념에 따르면 브러시리스 모터는 전기 자동차에 사용할 수 있는 유일한 옵션입니다.그리고 BMW는 최근 표준을 깨고 새로운 i4 및 iX 모델에 브러시 전류 구동 AC 동기 모터를 설치했습니다.
이 유형의 모터의 회전자는 영구 자석 회전자와 마찬가지로 고정자의 회전 자기장과 상호 작용하지만 영구 자석 대신 DC 배터리의 에너지를 사용하여 필요한 전자기장을 생성하는 6개의 넓은 구리 로브를 사용합니다. .
이를 위해서는 로터 샤프트에 슬립 링과 스프링 브러시를 설치해야 하므로 일부 사람들은 브러시가 마모되어 먼지가 쌓일 것을 두려워하여 이 방법을 포기합니다.브러시 어레이는 탈착식 덮개가 있는 별도의 인클로저에 들어 있지만 브러시 마모가 문제인지는 아직 알 수 없습니다.
영구 자석이 없기 때문에 희토류 가격 상승과 채굴이 환경에 미치는 영향을 피할 수 있습니다.또한 이 솔루션을 사용하면 회전자의 자기장 강도를 변경할 수 있으므로 추가 최적화가 가능합니다.그럼에도 불구하고 로터에 전력을 공급하는 데는 여전히 일부 전력이 소비되므로 특히 자기장을 생성하는 데 필요한 에너지가 총 소비량에서 더 큰 부분을 차지하는 저속에서 이러한 모터의 효율성이 떨어집니다.
전기 자동차의 짧은 역사에서 전류 여자 AC 동기 모터는 상대적으로 새롭고 새로운 아이디어를 개발할 여지가 여전히 많으며 Tesla가 유도 모터 개념에서 영구 모터로 전환하는 등 주요 전환점이 있었습니다. 자석 동기 모터.그리고 현대 EV 시대가 시작된 지 10년도 채 되지 않았으며 이제 막 시작하고 있습니다.
게시 시간: 2023년 1월 21일