모터의 세부구조 파라미터에 대해서 알아보자[고정자 슈,고정자 치, 슬롯, 립, 백요크]

 

전기자동차 모터의 구조 [구성요소, 역할 및 특성]

 

모터의 기본구조는 결국 로터와 스테이터로 전기를 흘려 회전시킨다는 이야기는 많이 들어봤을 거다. 하지만 이러한 모터를 설계하는 데 있어 세부적이 구성 요소에 따라 특성이 달라지고 그런 구성요소 중 고정자 슈, 고정자치, 슬롯, 백요크, 그리고 리브(RIB)에 대해서는 설계에 따라 영향을 많이 끼치는데 이러한 구성요소의 역할에 대해 이야기해 보자

 

 

고정자 슈(Stator Shoe)

 고정자 슈는 고정자 코어에서 돌출된 부분으로, 자계를 회전자 쪽으로 집중시키는 역할을 한다, 고정자 슈는 회전자와의 간격을 최소화하면서 자속을 효율적으로 전달하고, 회전자에 자속을 집중시켜 모터의 효율과 성능을 높이는 데 기여하지만 그만큼 누설자 속이 존재하기에 공극을 최대한 줄이려는 슈리스 형태가 연구되기도 한다.

고정자치(Stator Tooth)

 고정자치는 고정자 코어의 돌출된 부분으로, 슬롯 사이에 위치한다. 고정자치는 자속을 전달하며, 고정자 슬롯에 권선을 배치할 수 있는 구조를 제공한다 실제로 이러한 치의 형태에 따라 사가구치 사다리꼴치등 다양한 이름으로 불리며 이러한 치가 자속 경로를 형성하고 유지하는 데 중요한 역할을 한다 물론 이치의 크기에 따라 자기 포화도를 넘지 않도록 설계하는 것이 기본이며 누설자 속까지도 계산해야 하기에 꽤나 고려해야 할 사항이 많다. 

슬롯(Slot)

 슬롯은 고정자 코어 내에 형성된 공간으로, 고정자 권선을 배치하는 곳이다. 고정자 권선을 수용하며, 전류가 흐를 때 생성되는 자속이 고정자 코어를 통해 전달될 수 있도록 하므로 결국 동력을 전달하는 역할 하는 곳이고 이 크기에 따라 점적률이 결정된 기에 치아 슬롯비율이 모터의 세기를 결정한다 해도 과언 이 아니다.

백요크(Back Yoke)

백 요크는 고정자 코어의 외부를 감싸는 부분으로, 주로 강철이나 철심으로 구성된다. 고정자 코어의 구조적 강도를 제공하며, 자속을 고정자 코어로부터 회전자 코어로 효과적으로 전달하는 자석 경로의 일부를 형성한다.  심지어 모터의 자속 회로를 완성하고 자속 손실을 최소화하는 역할 하지만 이러한 백요크가 작을 경우 누설자 속이 생겨 오히려 진동이나 토크 리플의 원인이 된다.

리브(Rib)

 리브는 고정자 코어와 백요크 사이에 위치한 보강 요소로, 주로 구조적 강도를 높이기 위해 사용됩니다. 고정자 코어의 기계적 강도를 강화하고 진동과 소음을 줄이는 역할을 한다. 또한, 열을 분산시키는 데도 기여하여 모터의 열 관리를 도와주지만 무게와 직결된 요소에 IPMSM에서는 코깅토크와도 고려해야 하는 요소이므로 설계자체가 난이도를 굉장히 높인다.

 

결국 이러한 파라미터들이 물고 물리는 관계이기에 우리에게 고려사항이 너무나도 많다. 결국은 무게와 파워 등등이 모터설계를 함에 있어 트레이드 오프 관계에 있다 정도만 알아두자