전기자동차 모터의 출력에는 제한이 있을까?

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1.모터에서 물리적인한계

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전기자동차 모터 원리(6) [모터에 사용되는 재료 이론 ]

 

우리는 이전글에서 모터에 사용되는 재료들이 이론적으로 어떠한 특징을 가지는지에 대하여 이야기했다.

 

그럼  수식에 따라 이론적으로 보게되면 L즉 길이는 고정이 되어있으니까

 

B라는 자계의세기와 I라는 전류를 높게흘리면 되는거 아닌가 라는 접근을 단순히 생각을할수있다.

 

다만 각지점에서의 한계가 존재하는데 이에대한 이에대한 물리적한계를 재료적 특성과 연관지어 이야기해보자

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2.자기포화

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 위사진은 실제 자속밀도에따라자기포화라는 개념을 설명하기위한 재료의 특성을 나타내는 그림이다.

쉽게설명하면 자기포화가 일어나면 저이상의 자력을 가한다 해도 출력이 증가하지않는다는 것이 중요한개념이다.

 

이러한 특성들때문에 실제 철판 구매용 스펙에 보면 그러한 사항들이 자세히 표시되어있는데

포스코 철판규격

 

모터의 회전기기기준으로 무방향성 전기철판의 스펙을 보게되면  세세한 자료들은 나중에 설명하고 자속밀도를 다루고있음을 알수있다.

 

양산스펙을 고려하게된다면 당연히 이러한 특성들을 고려해야 하는것이며 이점에서 이야기하고 싶은부분은

 

실제 전기차모터에서 또한 최대로 흘릴수있는 자속밀도 제한이 있기에 자속밀도를 무한이 높일수는 없다는것이다.

 

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3.전류의 제한

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이런글을 찾아들어올 사람이라면 최소한의 전공지식은 있다고 가정하기에

조금 가볍게 이야하기할수있겠다

 

일반적으로 모터에서 다루는 줄로스 즉 동손의 일반수식은 아래와같으며

 

결론적으로 최대 허용전류는 일반적으로 전선의 굵기에 따라 제한이되며 전류량의 증가는 필연적인 온도상승으로 이뤄진다. 이는 전공자에게 매우 당연한 소리지만 전기차 모터의 경우 여기서 조금더 어려운 고민이들어가야한다

 

실제 모터설계나 전기기기 설세계있어 코일의 소손은 익숙한 문제이며 전류가 흐르는 코일의 온도가 많이 상승한다면 절연체 자체가 녹아버려 접촉으로인한 누설전류가 발생하거나 이게 버틴다고해도 자석자체의 자기적 특성이 변화해버리는등 수많은 문제들을 내포하고있고 이를 방지하기 위해 수많은 방지책들을 고려하고있고

 

결론적으로만 놓고 말한다면 실제로 모터를 설계하는대있어 전류값또한 제한될수밖에 없다는것이다.

 

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4. 결론

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그럼 처음으로 되돌아가보자

 

 

2와 3의 논리를 기반삼는다면 B나 I를 올리는데는 한계가있고 전기자동차 모터의 특성상 크기를 무한이 키우는 것에도 한계가 있음을 우리는 명백히 결론내릴수있다. 

 

그렇다면 동일부피내의 전력에서 끌어내는 더효율적인방법은없을까? 그렇다면 출력을 손을보는 방식으로 접근해야하는데

 

아래 출력에 대해 다룬글을 보게된다면 출력은 결국 속도 곱하기 힘이므로 결국은 힘은 제한적이므로 모터의 출력을 더 내기위해서 출력 속도를 끌어올리는 선택지를 택할수밖에 없다는거다.

 

하지만 너무 높은 속도는 또한 전기차를 실활용하는데 힘들다는 한계지점을 가지기에 우리는 이에대하여 감속을시켜 활용해야한다는 생각에 도달하고 결국 감속기와 제어기를 동시에 사용하여 가장 효율적인 모터를 만들어보자는게 현대 전기차 모터의 기본이론적 접근이다 라고 필자는 이해하고있다.

 

그래서 기회가된다면 감속기 고속기 제어장치 모터의 한계등에 대하여 좀더자세하게 다뤄보고자 한다.

 

 

 

2023.12.15 - [전기차/전기차모터] - 전기자동차 모터 원리(3) [모터의 출력이란 무엇인가]

전기자동차 모터 원리(3) [모터의 출력이란 무엇인가]