모터는 이름에서 알 수 있듯이 전기 및 기계 에너지를 변환하는 장치입니다. 모든 모터는 모터 또는 발전기로 작동할 수 있습니다. 에너지 자체를 생성하지 않고 전자기계 에너지의 변환만 실현하지만 변환 과정에서 손실이 열로 변환되므로 모든 모터 설계에는 전자기 설계, 기계 설계 및 열 설계가 포함됩니다. 우리는 전력, 기계적 전력, 손실 및 효율성, 온도 및 기타 성능 매개변수에 더 많은 관심을 기울입니다.
구조와 용도에 따라 많은 종류의 모터가 있습니다. 그러나 현재 자동차 구동에 주로 사용되는 것은 영구 자석 동기 모터, 비동기 모터(유도 모터), 스위치드 릴럭턴스 모터, 전기 여자 모터 및 DC 모터입니다. 이쯤 되면 이들 모터의 차이점은 무엇이며 각각의 장단점은 무엇인지 주목하지 않을 수 없다. 여기에서 간단한 대중 과학을 만들어 봅시다.
DC
DC 모터는 모터 제품군에서 가장 오래된 발명품입니다. 발명가는 잘 알려진 패러데이입니다. 전통적인 DC 모터는 주로 회 전자의 전기자 권선, 고정자의 여자 권선, 고정자와 회 전자 코어, 프레임 및 브러시로 구성됩니다. 정류자가 형성되고 여자 권선이 여자 자기장을 제공하고 전기자 권선은 토크를 생성하는 전류를 제공합니다.
앞에서 언급했듯이 DC 모터에는 여자 권선과 전기자 권선이 있습니다. 자기장의 크기는 여자 권선의 전류를 제어하여 제어할 수 있으며 토크는 전기자 권선의 전류를 제어하여 조정할 수 있습니다. 따라서 DC 모터의 가장 큰 장점은 제어 성능이 좋다는 것입니다. 모터의 출력 속도와 토크는 외부 가변 저항을 통해서만 거의 선형으로 조정할 수 있습니다.
그러나 브러시의 존재로 인해 신뢰성이 낮고 유지비가 많이 들고 브러시의 접촉저항과 외부저항으로 인한 추가 손실이 크고 모터 효율이 상대적으로 낮다. 현재 새롭게 개발된 전기자동차는 기본적으로 더 이상 윈도우 리프트, 드라이빙 와이퍼 등의 장소에서만 사용되는 브러시 DC 모터를 사용하지 않으며 브러시 정류자를 대체하기 위해 전자 정류자를 사용하는 경향이 있습니다.
유도 전동기
유도 전동기의 발명가는 또 다른 기술 대기업 Tesla입니다. 일반적으로 고정자 코어에는 3상 AC 권선이 내장되어 있으며 회전자는 철심과 단락된 케이지 권선으로 구성됩니다. 3 상 AC가 고정자 권선에 연결되면 합성 공간 동기 회전 자기장을 생성하고 회 전자 권선을 차단하여 회 전자 케이지 권선에 전류를 생성하고 전류는 자기의 작용을받습니다. 회전자가 회전하도록 구동하는 전자기력을 생성하는 필드.
로터에 브러시가 필요 없기 때문에 구조가 간단하고 신뢰성이 좋으며 생산 기술이 비교적 성숙하여 산업 생산에 널리 사용됩니다. 현재는 일부 승용차에 사용되고 있지만 저출력 밀도와 복잡한 제어로 인해 승용차에는 거의 사용되지 않습니다. 이 위대한 인물을 기념하기 위해 Tesla Motor는 초기 제품에 구리 막대 농형의 유도를 사용했습니다. 그러나 전반적인 효율성, 전력 밀도 및 기타 성능으로 인해 희토류 영구 자석 모터와 비교할 수 없습니다. 최신 Model 3는 구동 모터로 영구 자석 동기 모터로 전환되었습니다.
기존 동기 모터 및 영구 자석 동기 모터
동기전동기의 고정자 구조는 기존의 유도전동기와 동일하다. AC 모터에 속합니다. 고정자 권선만 대칭 AC 전류를 통과하여 에어 갭에서 특정 회전 기전력을 생성합니다. 비동기식 모터와의 차이점은 회전자 속도가 회전 자기장의 속도와 일치한다는 것입니다.
전통적인 전기 여자 동기 모터이며 회전자 돌출 극이 여자 권선으로 감겨 있고 샤프트의 슬립 링과 브러시를 통해 당겨집니다. 즉, 그것의 여기 기자력은 외부 직류에 의해 제공된다. 따라서 제어 성능이 비교적 좋고 역률과 효율이 비교적 높을 수 있습니다. 그러나 외부 여자기(exciter)가 필요하기 때문에 크기가 크고 브러시 슬립 링(brush slip ring)은 정기적인 유지 보수가 필요하기 때문에 이러한 유형의 모터는 주로 발전소 발전기에 사용되며 자동차에서는 비교적 드물다.
신에너지 차량에 가장 많이 사용되는 것은 영구자석 동기 모터입니다. 이전 코어와 다른 점은 로터 코어에 권선이 없고 표면 장착형 또는 내장형 영구 자석만 있다는 것입니다. 전자기계 에너지 변환은 회전 자기장의 작용으로 인해 발생합니다.
자동차의 속도를 자주 조정해야 하기 때문에 모터의 속도를 비교적 높게 설계하였으므로 오른쪽에 자석강이 내장된 영구자석 동기 모터는 기계적 강도가 좋기 때문에 더 유리하고, 자성강이 내장된 이러한 종류의 모터에 대해 상대적으로 높은 자력을 가지고 있습니다. 저항 토크는 자성강의 양을 절약하고 계자 약화 성능을 향상시키는 데 더 도움이됩니다.
스위치드 릴럭턴스 모터
릴럭턴스 모터는 새로운 구조의 모터입니다. 회전자에는 권선이나 영구자석 재료가 없고, 규소강판을 겹겹이 쌓아올린 돌기의 견고한 구조이다. 이것은 최소 자기 저항의 원리를 기반으로 합니다(자속은 자기 저항이 가장 작은 경로를 따라 항상 닫혀 있어야 함). 고정자의 돌출된 극에 있는 권선의 통전 순서를 전환하면 회전자가 자기 저항이 가장 작은 위치로 계속 이동하여 회전자가 회전하도록 합니다.
자기 저항 구조는 간단하고 견고하며 신뢰할 수 있으며 비용이 저렴하며 개발 잠재력이 큽니다. 따라서 최근 몇 년 동안 견인 속도 조절 분야에서 빠르게 발전했습니다. 그러나 고유의 토크 변동과 명백한 진동 및 소음으로 인해 현재 일부 승용차에만 사용됩니다.
현재 일부 새로운 하이브리드 여자 유형 자기 저항 모터도 있습니다. 일반적으로 회전자 릴럭턴스 슬롯에 특정 페라이트 영구자석 재료가 삽입되어 영구자석 토크의 일부가 도입되어 모터의 성능이 릴럭턴스 모터보다 높습니다. , 비용은 희토류 영구 자석 모터만큼 높지 않습니다.
발문
이 기사에서는 우리에게 친숙한 몇 가지 모터를 소개합니다. 대체로 DC 모터는 낮은 신뢰성과 평균 성능으로 인해 점차적으로 제거됩니다. 스위치드 릴럭턴스 모터의 제어 기술은 아직 성숙하지 않았으며 저속에서 소음과 진동이 뚜렷하고 효율도 낮습니다. 그것은 미래의 대안에 속합니다. 유도 전동기 회전자는 2차측에서 구리 소모가 심하고 발열이 심하고 효율이 낮고 부피가 크며 엄격한 부피 요구 사항이 필요하지 않은 승용차에 사용하기에 적합합니다. 전기 여자 동기 모터 시스템은 크기가 크고 전기 브러시드 슬립 링은 유지 보수가 필요하고 신뢰성 문제가 있으며 현재 발전기 이외의 경우에는 드물다.
위 사진은 참고로 미국 에너지부와 오크리지 국립연구소에서 만든 여러 모터의 구조와 성능을 비교한 것이다. 소형 승용차의 경우 영구 자석 동기 모터가 여전히 주요 모터이며 우리나라의 희토류 영구 자석 재료 매장량은 고유 한 자원 이점이 있습니다. 그러나 신에너지 자동차의 폭발적인 성장과 함께 새로운 고효율, 저비용, 안전하고 신뢰할 수 있는 모터에 대한 연구 열정도 커지고 있습니다.
