An 모터모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 장치이며, 패러데이가 최초의 전기 모터를 발명한 이후로 우리는 이 장치 없이도 모든 곳에서 생활할 수 있게 되었습니다.
오늘날 자동차는 기계식 동력에서 전기 동력으로 빠르게 변화하고 있으며, 자동차에 모터를 사용하는 사례가 점점 더 많아지고 있습니다. 많은 사람들이 자신의 차에 모터가 몇 개나 장착되어 있는지 정확히 알지 못하는데, 이 글을 통해 여러분의 차에 어떤 모터가 있는지 알아볼 수 있을 것입니다.
자동차에 사용되는 모터
차량에서 모터의 위치를 찾으려면 전동 시트를 살펴보는 것이 가장 좋습니다. 일반 승용차의 경우, 모터는 보통 앞뒤 조절과 등받이 기울기 조절 기능을 제공합니다. 고급 승용차의 경우,전기 모터예를 들어, 높이 조절은 물론 좌석 쿠션 기울기, 허리 지지대, 머리 받침대 조절, 쿠션 강도 조절 등 전동 모터 없이도 사용할 수 있는 다양한 기능을 제어할 수 있습니다. 전동 모터를 사용하는 다른 좌석 기능으로는 전동식 좌석 접기 및 뒷좌석 전동 적재 기능이 있습니다.
앞유리 와이퍼가 가장 흔한 예입니다.모터현대 자동차의 주요 응용 분야를 살펴보면, 일반적으로 모든 차량에는 앞 유리 와이퍼용 모터가 하나 이상 있습니다. 뒷 유리 와이퍼는 SUV나 트렁크가 넓은 차량에서 점점 더 보편화되고 있어, 대부분의 차량에 뒷 유리 와이퍼와 그에 맞는 모터가 장착되어 있습니다. 또 다른 모터는 워셔액을 앞 유리로 분사하고, 일부 차량에서는 헤드라이트에도 워셔액을 분사하는데, 헤드라이트 자체에도 작은 와이퍼가 있는 경우가 있습니다.
거의 모든 차량에는 난방 및 냉방 시스템을 통해 공기를 순환시키는 송풍기가 있으며, 많은 차량에는 실내에 두 개 이상의 팬이 있습니다. 고급 차량에는 좌석 쿠션 통풍 및 열 분산을 위한 좌석 팬도 있습니다.
과거에는 창문을 수동으로 열고 닫는 경우가 많았지만, 이제는 전동 창문이 보편화되었습니다. 선루프와 뒷유리를 포함한 모든 창문에는 숨겨진 모터가 내장되어 있습니다. 이러한 창문에 사용되는 액추에이터는 릴레이처럼 간단한 방식도 있지만, 장애물 감지나 물체 끼임 방지와 같은 안전 요건 때문에 동작 감지 및 구동력 제한 기능을 갖춘 더욱 정교한 액추에이터가 사용됩니다.
수동식에서 전동식으로 바뀌면서 자동차 잠금장치는 점점 더 편리해지고 있습니다. 전동식 제어의 장점으로는 원격 작동과 같은 편리한 기능은 물론, 충돌 후 자동 잠금 해제와 같은 향상된 안전성과 지능적인 기능이 있습니다. 전동식 창문과는 달리, 전동식 도어 잠금장치는 수동 작동 옵션을 유지해야 하므로 모터 설계와 도어 잠금장치 구조에 이러한 제약이 따릅니다.
대시보드나 계기판의 표시등은 발광 다이오드(LED)나 다른 유형의 디스플레이로 발전해 왔지만, 이제 모든 계기판과 게이지에는 소형 전기 모터가 사용됩니다. 편의 기능을 제공하는 다른 모터로는 사이드 미러 접이식 및 위치 조정과 같은 일반적인 기능뿐만 아니라 컨버터블 자동차의 지붕, 접이식 페달, 운전석과 조수석 사이의 유리 칸막이와 같은 더욱 흥미로운 기능에도 사용됩니다.
엔진룸 내부뿐 아니라 여러 곳에서 전기 모터가 점점 더 보편화되고 있습니다. 많은 경우, 전기 모터는 벨트로 구동되는 기계 부품을 대체하고 있습니다. 예를 들어 라디에이터 팬, 연료 펌프, 워터 펌프, 컴프레서 등이 있습니다. 이러한 기능을 벨트 구동 방식에서 전기 구동 방식으로 바꾸면 여러 가지 이점이 있습니다. 첫째, 최신 전자 장비에 구동 모터를 사용하는 것이 벨트와 풀리를 사용하는 것보다 에너지 효율이 높아 연비 향상, 무게 감소, 배출가스 저감 등의 효과를 가져옵니다. 또 다른 이점은 벨트 대신 전기 모터를 사용하면 기계 설계에 더 많은 자유도가 주어진다는 것입니다. 펌프와 팬의 장착 위치가 각 풀리에 연결되어야 하는 서펜타인 벨트에 의해 제한되지 않기 때문입니다.
차량용 모터 기술의 동향
위 그림에 표시된 부분에는 전기 모터가 필수적이며, 앞으로 자동차가 더욱 전자화되고 자율 주행 및 지능형 기술이 발전함에 따라 자동차에 사용되는 전기 모터의 비중이 더욱 커지고 구동 모터의 종류도 변화할 것입니다.
과거에는 대부분의 자동차 모터가 표준 12V 자동차 시스템을 사용했지만, 이제는 12V와 48V의 이중 전압 시스템이 주류가 되고 있습니다. 이중 전압 시스템을 통해 전류가 많이 흐르는 일부 장치를 12V 배터리에서 분리할 수 있습니다. 48V 전원을 사용하면 동일한 출력에서 전류가 4분의 1로 줄어들고, 케이블과 모터 권선의 무게도 감소하는 장점이 있습니다. 시동 모터, 터보차저, 연료 펌프, 워터 펌프, 냉각 팬과 같이 전류가 많이 흐르는 장치를 48V 전원으로 업그레이드하면 연료 소비를 약 10% 절감할 수 있습니다.
운동 유형 이해하기
용도에 따라 필요한 모터가 다르고, 모터는 다양한 방식으로 분류할 수 있습니다.
1. 작동 전원에 따른 분류 - 모터의 작동 전원에 따라 직류 모터와 교류 모터로 분류할 수 있다. 교류 모터는 다시 단상 모터와 삼상 모터로 나뉜다.
2. 작동 원리에 따라 - 모터는 구조와 작동 원리에 따라 직류 모터, 비동기 모터, 동기 모터로 나눌 수 있습니다. 동기 모터는 다시 영구 자석 동기 모터, 자기 저항 동기 모터, 히스테리시스 모터로 세분화됩니다. 비동기 모터는 유도 모터와 교류 정류자 모터로 나눌 수 있습니다.
3. 시동 및 운전 방식에 따른 분류 - 모터는 시동 및 운전 방식에 따라 콘덴서 기동 단상 비동기 모터, 콘덴서 구동 단상 비동기 모터, 콘덴서 기동 구동 단상 비동기 모터 및 분상 단상 비동기 모터로 나눌 수 있다.
4. 용도에 따른 분류 - 전동기는 용도에 따라 구동 모터와 제어 모터로 나눌 수 있다. 구동 모터는 전동공구(드릴링, 연마, 연삭, 슬로팅, 절단, 리밍 등의 공구 포함), 가전제품(세탁기, 선풍기, 냉장고, 에어컨, 테이프 레코더, VCR, 비디오 레코더, DVD 플레이어, 청소기, 카메라, 헤어드라이어, 전기면도기 등), 그리고 기타 범용 소형 기계 및 장비(다양한 소형 공작기계, 소형 기계, 의료기기, 전자기기 등)에 사용되는 전동기로 구분된다. 제어 모터는 스테퍼 모터와 서보 모터로 나뉜다.
5. 회전자 구조에 따른 분류 - 모터는 회전자 구조에 따라 케이지형 유도 전동기(구 명칭으로는 농형 비동기 전동기)와 권선형 회전자 유도 전동기(구 명칭으로는 권선형 비동기 전동기)로 나눌 수 있다.
6. 작동 속도에 따른 분류 - 모터는 작동 속도에 따라 고속 모터, 저속 모터, 정속 모터, 가변속 모터로 나눌 수 있다.
현재 자동차 차체에 사용되는 대부분의 모터는 전통적인 방식인 브러시드 DC 모터를 사용합니다. 이 모터는 브러시에 의한 정류 기능 덕분에 구동이 간단하고 비교적 저렴합니다. 하지만 일부 응용 분야에서는 브러시리스 DC(BLDC) 모터가 출력 밀도 측면에서 상당한 이점을 제공하여 무게를 줄이고 연비를 향상시키며 배출가스를 감소시킵니다. 따라서 제조업체들은 와이퍼, 실내 난방, 환기 및 공조(HVAC) 송풍기 및 펌프에 BLDC 모터를 채택하고 있습니다. 이러한 응용 분야에서는 모터가 장시간 작동하는 경향이 있으며, 전동 창문이나 전동 시트처럼 순간적으로 작동하는 경우와는 달리 브러시드 모터의 단순성과 비용 효율성이 여전히 유리합니다.
전기 자동차에 적합한 전기 모터
연비 효율이 높은 차량에서 순수 전기차로의 전환은 자동차의 핵심 부품인 모터 구동 엔진으로의 전환을 가져올 것입니다.
전기 자동차의 핵심은 모터, 전력 변환기, 각종 감지 센서 및 전원 공급 장치로 구성된 모터 구동 시스템입니다. 전기 자동차에 적합한 모터로는 DC 모터, 브러시리스 DC 모터, 비동기 모터, 영구 자석 동기 모터, 스위치드 릴럭턴스 모터 등이 있습니다.
직류 모터는 직류 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 모터로, 우수한 속도 조절 성능 덕분에 전력 운송 분야에 널리 사용됩니다. 또한, 시동 토크가 크고 제어가 비교적 간단하다는 특징이 있어 대형 가역 압연기, 윈치, 전기 기관차, 전차 등과 같이 중부하 시동이 필요하거나 균일한 속도 조절이 요구되는 기계에 적합합니다.
브러시리스 DC 모터는 저속에서 높은 토크를 발휘하는 특성으로 전기 자동차의 부하 특성에 매우 적합하며, 전기 자동차의 가속 요구 사항을 충족하는 강력한 시동 토크를 제공할 수 있습니다. 또한 저속, 중속, 고속의 넓은 속도 범위에서 작동할 수 있으며, 저부하 조건에서 높은 효율을 보이는 고효율 특성도 갖추고 있습니다. 단점으로는 모터 자체의 구조가 AC 모터보다 복잡하고, 제어기 또한 브러시 DC 모터보다 복잡하다는 점입니다.
비동기 전동기, 즉 유도 전동기는 회전자가 회전 자기장 내에 놓여 있고, 회전 자기장의 작용으로 회전 토크를 얻어 회전하는 장치입니다. 비동기 전동기는 구조가 간단하고 제조 및 유지 보수가 용이하며, 거의 정속 부하 특성을 가지므로 대부분의 산업 및 농업 생산 기계의 견인 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 그러나 비동기 전동기의 속도와 회전 자기장의 동기 속도가 고정된 회전율을 가지므로 속도 조절이 어렵고 직류 전동기에 비해 경제성이 떨어지며 유연성이 부족합니다. 또한 고출력 저속 응용 분야에서는 동기 전동기만큼 적합하지 않습니다.
영구자석 동기 모터는 영구자석을 회전자로 하여 회전 자기장을 발생시키고, 이 회전 자기장의 작용으로 3상 고정자 권선이 전기자를 통해 반작용하여 3상 대칭 전류를 유도하는 동기 모터입니다. 영구자석 동기 모터는 크기가 작고 무게가 가벼우며 회전 관성이 작고 출력 밀도가 높아 공간이 제한적인 전기 자동차에 적합합니다. 또한, 관성 모멘트 대비 토크 비율이 크고 과부하 용량이 강하며 특히 저속 회전에서 큰 출력 토크를 발생시켜 전기차의 시동 가속에 적합합니다. 따라서 영구자석 동기 모터는 국내외 전기차 분야에서 널리 인정받고 있으며 다수의 전기차에 사용되고 있습니다. 예를 들어, 일본에서 판매되는 대부분의 전기차는 도요타 프리우스 하이브리드처럼 영구자석 동기 모터를 사용합니다.
게시 시간: 2024년 1월 31일