이전글에서 모터의 절연에대해 다룬바가 있다 우리는 이안에서 모터를 절연을 해야한다 이야기하였고 결국 이부분에 대해 가장 중요한 부분이 왜 모터에서 열이나는가 부터 출발해 보자.
전기자동차 모터 원리(8) [모터에 절연이 중요한 이유는?]
이글을 쓰는이유는 사실 필자가 대기업 면접을 보면서 받았던질문이 떠올라 그에대한 나름대로의 논리를 세우기 위해 정리하고자한다. 절연이란 무엇인가 절연에 대해 공부하기전에 우선적으
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1.모터의 발열
접근할때 우리는 일반적으로 손실이라는 개념부터 접근하는것 유리할것같아
이개념부터 접근해 보려고한다.
모터든 발전기든 결론은 전기적에너지를 기계적으로 기계적에너지를 전기적으로 에너지 변환을 시키는 장치다 라는
대전제에서 출발한다.
그렇다면 이 에너지 변환과정에서 필연적으로 손실이 발생할수밖에없고 여기서 손실은 열로 나타나는 것이
일반적이다.
2. 모터 손실의 종류
그렇다면 왜열로나타나지 라는 질문이 당연히 따라올만하고 이를해결하기 위한 방식또한 수식으로 출발하기에
조금더 깊이 있게 다뤄보고자한다.
아래글에 한번정도 다루었지만 좀더 이부분에 대해 세부적으로 다뤄보자면
전기자동차 모터 원리(3) [모터의 출력이란 무엇인가]
1. 출력이란? 이전글에서 우리는 아래수식을 이용하여 모터에 작용하는 힘에대해 고려해 본적이있다 그렇다면 설계에 대해서 고민하기전 위수식이 힘에대한 단위였다면 실제로 모터의 출력은
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위그림은 일반적으로 사용되는 입력과 출력을 각각 손실도로 그린것으로 모터에서는 이런손실이 발생해요 라는 이야기에서 출발한다. 이를 한국어로 바꿔보면
사실 동손 철손 기계손으로 구분되며 각각에대해서도 글을 한챕터씩 써야하는 꽤나 어려운주제다
간단히 개념적으로만 접근하자면 동선 철손 기계손 표류부하손 으로 구분하는것이 이해하기 쉬우며
전기차에서 고려할것이므로 각종 표피효과부터 미소손실은 표류부하손으로 묶는다고 생각하고 이야기를 진행해보자
- 철손(Iron loss)
철손은 철에서 나타나는 손실로 와류손과 히스테리시스손의 합으로 이해하면 편하다 사실 시뮬레이션을 해보면 구분되는건 아니지만 일단 개념적으로 다뤄보도록하자, 자기장과 관련한 손실을 말한다 과거 포스팅에 시변자계의 변화는 전류를 만들고 그것이 연결되어 모터를 돌게한다는 개념에대하여 설명한적이 있는데 거기서 분자구조적으로 변화를 일의킬때 발열로 나타난다는 개념을 잡고 출발해보자
조금더 자세하게 다뤄보자면 모터를 이루는 몸통이나 철심에서 이루어지는 손실들을 칭하며, 철심에서는 계자 및 회전자에서 외부의 자기장에 의해서 자화하여 자속밀도 B를만들어낸다. 여기서 H의 증가와 감소가 일어날 때의 에너지의 차이가 발생하는데, 그 차이만큼 손실이 발생함. 손실은 히스테리 시스곡선에서의 내부 면적에 비례하며 이를 좀더 확장해서 보게된다면 철판의 재료에따라 받아들일수있는 자속량이 달라지고 결국 재료선정에까지 꽤나중요한 영향을 끼치는 개념이다 또한 이러한 개념에서 방향성과 무방향성 철반에 대해 고려한다는 개념과 철판에 규소를 포함해야한다는 개념자체는
지금 현업에서도 사용되고있다.. 이부분의 철판의 종류나 개념은 꽤나 재미있는자료로 나중에한번 다뤄보도록 하겠다.
와류손(eddy current loss)
와류손은 와류전류에 의해 발생하는 손실이라 칭하는데 소용돌이 와자를 써서 철판에 자속으로인한 유도가 발생해서 전류가 발생해서 열로 발생해 나오는 손실이다. 이는 성층을 통해 해결해야하고 이또한도 재료선정에 큰영향을 준다 수시적은 부분으로 얇게 쪼개면 줄어든다 증명은 간단하지만 이또한 자세하게 손실을 하나하나 다룰때 수식적으로 다루도록 하겠다.
동손(coppor loss)
동손은 구리선에 나타나는 손실로, 구리선에 존재하는 저항에 의해 열로 발생하는 손실로 가장간단한 수식
로설명이 되어진다 사실 이부분에대해서 손실해다한 수식적해석은 다룰부분이 없지만 실제로 전류의 흐름에 따라 발생하므로 전체적으로 열을 식혀야하고 발열위치에대한 고려로 이어진다 이러한 부분은 냉각에대해 자세하게 다룰때 한번 이야기 해보도록하겠다
기계손
모터가 회전하면서 발생하는 브러시 접촉저항과 볼베어링 저항등에 의해서 발생하는 손실 사실상 기계적인 마찰로 발생하는 손실이다 이러한 실제로 전식부터 열상승로인한 꺽임까지 수많은 수명에대한 고려사항들이 나타나므로 모터의 베어링에대해 후반부에 다뤄보고자한다
표류부하손
표류부하손은 다른 손실 외에 측정이 불가한 나머지 모든 손실을 말하는데 사실 우리가 미시세계적으로 표피효과 자기포화가안되서 발생하는 불균일부터 수많은 손실들을 한곳에 묶어계산한다 무시하기에는 생각보다 크게 발생하는경우도있으며 보통 용량에따라 다르게 고려해야한다.
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