전기자동차 구동모터의 코일 권선법

전기자동차에 모터의 스테이터에 깊이있게 다루기전에 흥미로운 이야기인 헤어핀 권선부터 다루고 다른이야기를 해볼까 한다

 

물론 공간고조파를 저감하기위한 설계나 집중권 분포권에대한개념 고정자슈저감부터 환영와인딩에대비한 장점 스큐슬롯 이야기 까지 이야기 하고자하면 이거관련해서만 포스팅을 5개이상할예정이고 관련된 기본지식들은 개념부터 하나하나 취급해나갈 예정이다 다만 이부분중 일반인이 가장 관심을 가질만한 것은 헤어핀 권선법으로

 

우선적인 대전제는 IPMSM을 사용한다는 대전제하에 이러한 논리를 진행시켜야한다 이또한  자석분할과 스탭스큐에대한 고려는 필요로하지만 오늘은 그런부분에대해 생각하고 상용화된 기술과 과거 그리고 미래에대해 이야기해보자한다.

 

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1.전기차 구동모터 권선법

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 이글을 보러온 사람이라면 필자가 PMSM에대해 논할것이고 고정자의 개념에대해 알고있다고 전제를깔고 이야기를 진행할것이다. 이론적으로 여기까지 아는사람들은 어느정도알겠지만 동기기의 권선법은 크게 두가지로

 

1.  DIstributed Winding : 분포권 방식이라 칭하며 여러 슬롯에 걸쳐 권선을 감는 방식, 고조파가 개선되고 방열 측면에서 장점이 있지만, 동손이 증가하고 비용이 증가한다는 단점이 꽤나크다.
2. Concentrated Winding : 집중권 방식이라 칭하며 단일 고정자 치에 권선을 집중하여 감아 치집중권이라고도 칭한다. 짧은 와인딩 길이 와 높은 점적률로 동손이 저감된다는 장점이있고  권선 작업이 간단하여 가격 측면과 양산성에서 괴장한 이점을 가지고있다.  하지만, 고조파 특성이 나빠진다는 단점이 있고 이에따라 큰 토크 리플과 소음이 발생할 확률이 있다.

그렇다면 전기차 모터는 어떤 권선법을 사용하고있는가?  이는실제 유튜브영상에서 나오는 아래 유튜브 영상에서 이야기가 나온다.

 

지금 전기차 모터들을 보면 대게 분포권을 사용하고있다는 이야기가나오는데 그에대한 필자가 생각하는 논거는

사실상 고조파적인 이점이 정말크다는게 큰이점이지않을까 싶다.

 

 실제 필자가 직접 집중권과 분포권으로 설계를하여 시뮬레이션을 돌려보면 토크리플자체가 대략 20퍼센트 이상 증가하는 경향성이 있었던것으로 기억하고 그러한 특성이 또한 전기차에서도 고려되어 분포권이 사용되었을꺼라 예상한다.

 

사실 분포권에 강점에 대해서 조금더 이야기해보자면 비교적 점적률이낮지만 약자속제어에서 큰강점을가져 실운전영역이 넓어 진다는게 정말 크나큰 장점이고 고조파에대헤서 자유롭다는 장점마저도 따라온다.

 

뭐양산성이 떨어지고 저항이높고 End turn이 조금 길다는 단점이있긴하지만 말이다.

 

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2.코일 와인딩방법에 세대를 이해하기전의 기본개념

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사실 이글에서 MSO코일과 헤어핀권선에 대하여 다루려했지만 우선적으로 설명하고 넘어가야하는 기술들에 대해 설명하고 다음글에서 와인딩방법에대하여 조금 자세하게 다루어보고자한다.

 

점적률이란 개념에대해서 우선적으로 이야기하고 넘어갈껀데

 

 

간단하게 접근해보면 아래사진의 코일이 들어갈수있는공간에 몇프로까지 들어갈수있느냐 정도로 이해도록 하자

 

사실깊이있게다루면 저기의형상이나 자기포화도 그리고 그에따른 모형조절까지 고려해야하지만 이건어디까지나 설계파트에서 너무 깊이있어지므로 우선적으로 생략하도록하겠다.

 

 

 

그렇다면 이런 질문이나온다 아그래 전기차가 와인딩을 분포권으로 한다고? 그럼 어떻게 묶는데 라는 질문에대한 대답은 다음글을 보도록하자

 

2023.12.29 - [전기차/전기차 모터 동향] - 전기자동차 구동모터 코일 와인딩방법

전기자동차 구동모터 코일 와인딩방법