전기차 모터에서의 공간 고조파

 

 모터의 공간 고주파(Space Harmonics)는 기본적으로 모터의 형상에 따라 발생하는 고주파이며, 모터 성능에 영향을 끼친다. 특히 고효율과 고속도 제어를 필요로 하는 전기차 모터와 같은 애플리케이션에서 문제가 발생하며 이에 대한 형상학적 고려가 필수적이다.

 

1. 공간 고주파의 개념과 발생 원리

공간 고주파는 모터 내부의 자계 분포가 이상적인 정현파 형태에서 벗어나 고차 고조파 성분이 발생한다. 이는 느린 속도의 회전자계가 생성되며 극수에 따라 다른 형상을 발생시킨다.

 

슬롯 효과(Slot Effect)

 

고정자와 회전자에 존재하는 슬롯으로 인해 자계 분포가 불균일하게 되어 고차 고조파를 유발한다. 이에 따라 n차항에 가까운 형태의 고조파가 발생하며 극수에 따라 이에 대한 영향을 받는다.

 

뿐만 아니라 비대칭적인 자석 배열, 코어의 비선형성에 대해서 영향을 받기는 하지만 일반적인 형태의 모터에서는 고려사항이 아니기에 우선은 생략하자  사실상 회전에 의한 공극의 영향과 슬롯효과에 의해 발생하는 불균일한 노이즈다 정도로 이해하고 다음으로 넘어가자

 

2. 공간 고주파의 영향

 

 결론적으로 공간 고주파는 자계 파형을 왜곡시켜 모터의 전기적·기계적 성능에 영향을 준다. 1차적으로 효율 이 저하되는데 이는 고차 고조파 성분으로 인해 열 발생이 증가 및 진동 증가로 인해 점점 일정속도로 회전하는데 영향을 받게 돼 이에 따라 지속적으로 진동과 소음이 증가하게 된다 이에 따라 불균일한 토크로 인해 진동과 소음이 발생하며 결론적으로는 전기적 손실 증가되는데 그중 철손과 동손이 증가하여 에너지 손실이 커진다.