An 모터전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 장치이며, 패러데이가 최초의 전기 모터를 발명한 이래로 우리는 이 장치 없이도 일상생활을 할 수 있게 되었습니다.
오늘날 자동차는 기계식에서 전기 구동 장치로 빠르게 변화하고 있으며, 자동차에 모터를 사용하는 것이 점점 더 보편화되고 있습니다. 많은 사람들이 자신의 차에 몇 개의 모터가 장착되어 있는지 정확히 알지 못할 수도 있습니다. 다음 소개를 통해 자동차에 장착된 모터를 파악하는 데 도움을 드리겠습니다.
자동차에 모터를 적용하는 방법
차량에서 모터가 어디에 있는지 확인하려면 파워 시트를 살펴보는 것이 가장 좋습니다. 이코노미 차량의 경우, 모터는 일반적으로 앞뒤 조절과 등받이 기울기를 제공합니다. 프리미엄 차량의 경우,전기 모터높이 조절, 예를 들어 시트 하단 쿠션 기울기, 요추 지지대, 머리 받침 조절, 쿠션 강도 조절 등 전동 모터 없이도 사용 가능한 다양한 기능을 제어할 수 있습니다. 전동 모터를 사용하는 다른 좌석 기능으로는 전동 시트 접기 및 뒷좌석 전동 적재 기능이 있습니다.
와이퍼는 가장 흔한 예입니다.모터최신 자동차에 사용됩니다. 일반적으로 모든 차량에는 전면 와이퍼용 와이퍼 모터가 하나 이상 있습니다. 뒷유리 와이퍼는 SUV와 반도어(Barn-door) 차량에서 점점 더 인기를 얻고 있으며, 이는 대부분의 차량에 후면 와이퍼와 해당 모터가 장착되어 있음을 의미합니다. 또 다른 모터는 워셔액을 앞 유리로, 일부 차량에서는 헤드라이트로 보내는데, 헤드라이트에는 자체 소형 와이퍼가 있을 수 있습니다.
거의 모든 차량에는 냉난방 시스템에 공기를 순환시키는 송풍기가 있습니다. 많은 차량에는 실내에 두 개 이상의 팬이 있습니다. 고급 차량에는 쿠션 통풍 및 열 분배를 위해 좌석에도 팬이 장착되어 있습니다.
과거에는 창문을 수동으로 열고 닫는 경우가 많았지만, 이제는 전동 윈도우가 일반적입니다. 선루프와 뒷유리를 포함한 모든 창문에는 모터가 내장되어 있습니다. 이러한 창문에 사용되는 액추에이터는 릴레이처럼 간단할 수 있지만, 장애물 감지 또는 물체 고정과 같은 안전 요구 사항을 충족하기 위해 동작 모니터링 및 구동력 제한 기능을 갖춘 더 스마트한 액추에이터가 사용됩니다.
수동에서 전동으로 전환하면서 자동차 잠금장치가 더욱 편리해지고 있습니다. 전동 제어의 장점은 원격 조작과 같은 편리한 기능과 충돌 후 자동 잠금 해제와 같은 향상된 안전성 및 지능성을 포함한다는 것입니다. 파워 윈도우와 달리 파워 도어록은 수동 작동 옵션을 유지해야 하므로, 이는 모터 설계 및 파워 도어록 구조에 영향을 미칩니다.
대시보드나 계기판의 표시등은 발광 다이오드(LED)나 다른 유형의 디스플레이로 발전했을지 모르지만, 이제 모든 다이얼과 계기판에는 소형 전기 모터가 사용됩니다. 편의성을 제공하는 범주에 속하는 다른 모터로는 사이드 미러 접기 및 위치 조정과 같은 일반적인 기능뿐 아니라 컨버터블 탑, 접이식 페달, 운전석과 조수석 사이의 유리 칸막이와 같은 더욱 까다로운 용도도 있습니다.
보닛 아래에서 전기 모터는 여러 곳에서 점점 더 보편화되고 있습니다. 많은 경우 전기 모터가 벨트 구동식 기계 부품을 대체하고 있습니다. 라디에이터 팬, 연료 펌프, 워터 펌프, 컴프레서 등이 그 예입니다. 이러한 기능을 벨트 구동에서 전기 구동으로 전환하면 여러 가지 이점이 있습니다. 하나는 현대 전자 장비에서 구동 모터를 사용하면 벨트와 풀리를 사용하는 것보다 에너지 효율이 높아 연비 향상, 무게 감소, 배출량 감소 등의 이점을 얻을 수 있다는 것입니다. 또 다른 장점은 벨트 대신 전기 모터를 사용하면 펌프와 팬의 장착 위치가 각 풀리에 부착되는 사선 벨트에 의해 제한될 필요가 없어 기계 설계에 더 많은 자유를 제공한다는 것입니다.
차량용 모터 기술의 동향
위 그림에 표시된 곳에는 전기 모터가 필수적이며, 이후 자동차가 전자화되고 자율 주행과 지능화가 진전됨에 따라 자동차에서 전기 모터의 사용이 점점 더 많아질 것이며, 구동을 위한 모터의 종류도 변화할 것입니다.
이전에는 대부분의 자동차 모터가 표준 12V 자동차 시스템을 사용했지만, 이제는 12V 및 48V 이중 전압 시스템이 주류를 이루고 있습니다. 이중 전압 시스템을 통해 12V 배터리에서 고전류 부하를 일부 제거할 수 있습니다. 48V 전원을 사용하면 동일한 전력에서 전류가 4배 감소하고, 그에 따라 케이블과 모터 권선의 무게도 줄어드는 이점이 있습니다. 48V 전력으로 업그레이드할 수 있는 고전류 부하가 있는 애플리케이션으로는 스타터 모터, 터보차저, 연료 펌프, 워터 펌프, 냉각 팬 등이 있습니다. 이러한 구성 요소에 48V 전기 시스템을 적용하면 연료 소비량을 약 10% 절약할 수 있습니다.
모터 유형 이해
다양한 응용 분야에는 각기 다른 모터가 필요하며, 모터는 다양한 방법으로 분류될 수 있습니다.
1. 구동 전원에 따른 분류 - 모터는 구동 전원에 따라 직류 모터와 교류 모터로 구분할 수 있으며, 이 중 교류 모터는 단상 모터와 삼상 모터로 구분됩니다.
2. 작동 원리 - 모터는 구조와 작동 원리에 따라 직류 모터, 비동기 모터, 동기 모터로 구분할 수 있습니다. 동기 모터는 영구자석 동기 모터, 릴럭턴스 동기 모터, 히스테리시스 모터로 구분할 수 있습니다. 비동기 모터는 유도 모터와 교류 정류자 모터로 구분할 수 있습니다.
3. 기동 및 운전 모드에 따른 분류 - 전동기는 기동 및 운전 모드에 따라 콘덴서 기동 단상 비동기 전동기, 콘덴서 운전 단상 비동기 전동기, 콘덴서 기동 운전 단상 비동기 전동기, 분상 단상 비동기 전동기로 나눌 수 있다.
4. 용도에 따른 분류 - 전기 모터는 용도에 따라 구동 모터와 제어 모터로 구분할 수 있습니다. 구동 모터는 전동 공구(드릴링, 연마, 연삭, 슬로팅, 절삭, 리밍 등), 가전제품(세탁기, 선풍기, 냉장고, 에어컨, 테이프 레코더, VCR, 비디오 레코더, DVD 플레이어, 진공청소기, 카메라, 헤어드라이어, 전기면도기 등), 그리고 기타 범용 소형 기계 및 장비(다양한 소형 공작기계, 소형 기계, 의료 기기, 전자 기기 등)로 구분됩니다. 제어 모터는 스테퍼 모터와 서보 모터로 구분됩니다.
5. 회전자 구조에 따른 분류 - 전동기는 회전자 구조에 따라 농형 유도 전동기(구형은 농형 비동기 전동기라고 함)와 권선형 회전자 유도 전동기(구형은 권선형 비동기 전동기라고 함)로 나눌 수 있습니다.
6. 운전속도에 따른 분류 - 모터는 운전속도에 따라 고속모터, 저속모터, 정속모터, 속도모터로 나눌 수 있습니다.
현재 자동차 차체에 사용되는 대부분의 모터는 전통적인 솔루션인 브러시 DC 모터를 사용합니다. 브러시가 정류 기능을 제공하기 때문에 이러한 모터는 구동이 간단하고 비교적 저렴합니다. 일부 응용 분야에서는 브러시리스 DC(BLDC) 모터가 전력 밀도 측면에서 상당한 이점을 제공하여 무게를 줄이고 연비를 향상시키며 배출가스를 줄입니다. 제조업체들은 와이퍼, 실내 난방, 환기 및 공조(HVAC)용 블로워, 펌프에 BLDC 모터를 사용하고 있습니다. 이러한 응용 분야에서 모터는 전동 윈도우나 전동 시트처럼 순간적으로 작동하는 것보다 장시간 작동하는 경향이 있는데, 이러한 경우 브러시 모터의 단순성과 비용 효율성이 여전히 유리합니다.
전기 자동차에 적합한 전기 모터
연료 효율이 높은 차량에서 순수 전기 차량으로의 전환에 따라 자동차의 핵심은 모터 구동 엔진으로 바뀌게 됩니다.
모터 구동 시스템은 모터, 전력 변환기, 다양한 감지 센서, 그리고 전원 공급 장치로 구성된 전기 자동차의 핵심입니다. 전기 자동차에 적합한 모터로는 DC 모터, 브러시리스 DC 모터, 비동기 모터, 영구 자석 동기 모터, 그리고 스위치드 릴럭턴스 모터가 있습니다.
직류 모터는 직류 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 모터로, 우수한 속도 조절 성능으로 전력 드래그(power drag) 분야에 널리 사용됩니다. 또한, 기동 토크가 크고 제어가 비교적 간단하다는 특징이 있어, 대형 가역 압연기, 윈치, 전기 기관차, 전차 등과 같이 고부하에서 기동하거나 일정한 속도 조절이 필요한 모든 기계에 직류 모터를 사용하기에 적합합니다.
브러시리스 DC 모터는 전기 자동차의 부하 특성과 매우 일치하며, 저속에서 큰 토크 특성을 발휘하여 전기 자동차의 가속 요구 사항을 충족하는 높은 시동 토크를 제공할 수 있습니다. 또한 저속, 중속, 고속의 넓은 속도 범위에서 작동할 수 있으며, 높은 효율 특성을 가지고 있어 경부하 조건에서도 높은 효율을 보입니다. 단점은 모터 자체가 AC 모터보다 복잡하고, 제어 장치도 브러시 DC 모터보다 복잡하다는 것입니다.
비동기 전동기, 즉 유도 전동기는 회전자가 회전 자기장 내에 위치하여 회전 자기장의 작용으로 회전 토크가 발생하여 회전자가 회전하는 장치입니다. 비동기 전동기는 구조가 간단하고 제조 및 유지 보수가 용이하며, 정속 부하 특성에 가까워 대부분의 산업 및 농업 생산 기계의 항력 요건을 충족할 수 있습니다. 그러나 비동기 전동기의 속도와 회전 자기장의 동기 속도는 고정되어 있어 속도 조절이 어렵고 DC 전동기만큼 경제적이지 않으며 유연성이 떨어집니다. 또한, 고출력 저속 응용 분야에서 비동기 전동기는 동기 전동기만큼 효율적이지 않습니다.
영구자석 동기전동기는 회전자 역할을 하는 영구자석을 여자시켜 동기 회전 자기장을 생성하는 동기 전동기입니다. 3상 고정자 권선은 회전 자기장의 작용으로 전기자를 통해 반응하여 3상 대칭 전류를 유도합니다. 영구자석 전동기는 크기가 작고 무게가 가벼우며 회전 관성이 작고 전력 밀도가 높아 공간이 제한된 전기 자동차에 적합합니다. 또한 토크 대 관성비가 크고 과부하 내량이 강하며 특히 저속 회전에서 큰 출력 토크를 가지므로 컴퓨터화된 차량의 시동 가속에 적합합니다. 따라서 영구자석 전동기는 국내외 전기 자동차 업계에서 널리 인정받고 있으며, 여러 전기 자동차에 사용되고 있습니다. 예를 들어, 일본의 대부분의 전기 자동차는 토요타 프리우스 하이브리드에 사용되는 영구자석 전동기로 구동됩니다.
게시 시간: 2024년 1월 31일