전기자동차 모터의 구조 [구성요소, 역할 및 특성]

 

 우선적으로 모터는 회전자(rotor)와 고정자(stator)로 구성된다.

 

하지만 모터별로 어떤 방식을 사용할지에 대한 고민은 수십 년 동안 연구 되어 왔고, 최근 전기차 모터는 회전자에  영구자석을 활용한 PMSM이 대세로 사용되고 있다.

 

물론 초기 테슬라의 경우 유도전동기를 사용하려는 시도가 있었지만

 

지금은 거의 모든자동차 회사가 영구자석을 활용한 PMSM을 사용하고 있고 그에 대한 이유는 아래의 글을 참조해 주시기를 바란다.

 

왜 전기자동차는 주로 PMSM 모터를 사용할까?

 

 

 

 

출처-.tech-zy 사이트

 

 

실제로 세부적인 사항들을 보게되면 하우징 베어링 로터 스테이터 거기서 로터코어와 스테이터 코어 등 수많은 재료를 고려해야 하지만 오늘은 최대한 단순한 게 다뤄보자

 

 

회전자(Rotor)

 

 모터의 중심에 위치한 회전 부분이다. 철판과 영구자석을 활용하여 조립하며 자석을 철판을 조립하는 방식이나 자석배치 방식이 활발 하게 연구되고 있다.

 

 전기자동차의  로터의 경우 지금은 희토류 자석을 사용한 로터가 대세라 일차적으로 설명하였고

 

 주로 하는 역할은 고정자에 외부에서 인입되는 전류에 따라 자기회로를 형성해 상호 작용을 하고 더 강한 동력을 회전하는 중심 축이다.

고정자(Stator)

 

 모터의 외부에 위치한 고정된 부분으로, 전기가 흐르는 코일로 구성되어 있다. 고정자 코일을 통해 생성된 자기장이 회전자의 자기장과 상호 작용하여 모터를 구동시키고 로터에 자기적인 결합을 형성에 회전을 시키는 힘을 주는 역할이라 이해하자

 

 당연스럽게 자계를 형성해야 하기에 코일과 철판이 주 구성요소고 이를 만드는 방식 또한 헤어핀권선부터 철판을 무방향성 철판을 사용하는등 알아야 하는 부분들이 굉장히 많다.

 

베어링(Bering)

 모터의 회전 부분이 원활하게 작동할 수 있도록 지지하고 부드럽게 회전하도록 한다. 베어링은 회전자와 고정자 결합을 부르럽게 하는 한편, 출력을 효율적으로 전달한다.

 

 이 베어링의 경우 모터의 수명을 연장에도 도움이 되며 구조적인 안정성을 끌어올려주고 잘 사요 한다면 모터의 진동을 감소시키는 역할을 한다.

 

 하지만 최근 베어링의 전식 즉 전기적인 부식문제가 하나의 화두로 떠오르고 있고 이에 대한 해결방안이 활발히 연구되고 있다.

 

하우징(Housing)

 

사실 고전적으로는 외부의 케이스 많을 의미 했지만 PE시스템을 통으로 짜는 경우가 많아지고 어느 정도 자석의 량이나 코일의 재료변경만으로 효율성을 더 올릴 수 있게 된 최근에 흥미로운 사항들이 존재한다.

 

 테슬라모터 하우징의 경우 여러 모델들이 공유된 하우징을 사용하고 그에 맞게 기판을 짜둔 경우도 확인할 수 있고 모델 Y와 모델 3의 기판이 연결된 하우징을 동시에 사용한다.

 

 고전적으로 사용하던 기술 아니냐라고 말할 수도 있겠지만 글세 3000CC 급과 4000CC급 엔진에 외관을 같은 부품을 사용한다는 게 그렇게 간단한 말은 아닐 거다라는 것 정도로 넘어가며

 

 최근 현대자동차 또한 PE시스템을 만들어 효율적인 조립에 대한 개발에 박차를 가하고 있다 이러한 하우징의 배치방식 또한 꽤나 흥미로운 주제이며 나중에 자세하게 다뤄보도록 하겠다.

 

 

크게 4가지 구성요소만을 다루었지만 이안에 들어가는 모터의 강판 자석들이 하는 일부터 왜 그런 역할을 하는지에 대한 깊이 있는 이해가 매우 중요하고 다양한 분야에서 연구가 되고 있다.