전기차 모터의 토크리플과 공간고조파

 

이전글에서 우리는 모터는 정현파를 사용한다 설명하였고 이로 인해 발생하는 문제에 대하여 다뤄보기로 하였다.

 

전기차 모터 운전시의 토크리플

 

현제 전기자동차 모터의 경우 리플 개선이나 출력 밀도의 모적으로 3상 이상의 모터를 활용하고 있으며, 그러한 모터의 회전에 있어 정현파를 사용한다.

 

이로 인해 다상으로 갈수록 토크맥동을 일의 키는 고조파가 감소하는것은 엄연한 사실이지만 이유는 무엇일까?

우선 상이 많아질수록 제어는 인버터를 활용한 제어는 어려워지지만 회전속도의 가속자체가 균일해져 토크리플이 줄어든다는 점이 1가지가 있을 것이다

 

모터 형상에 따른 토크리플

사실 공 간고자 파는 공극에 분포된 기자력들에 의해 발생하는 고조파 이기 때문에 실제로 분해해 보면 5 7 11 13 고조파를 상을 높이는 것으로 상쇄시킬 수 있다.

 

하지만 위에서 있말했듯이 공극이 존재할 수밖에 없는데

출처 현대자동차

 

사실 이러한 슬롯리스 형이 대두되었다고는 하나 공극에서 힘을 전달하는 데는 한계가 존재하기에, 엄연히 슬롯이 존재하는 게 압도적으로 유리하고 결국 높은 출력을 원하는 모터를 활용하는 데 있어서는 고정자 철판은 필수적이다.

 

결국 이러한 리플저감을 목적으로 한다 해도 이러한 요철구조로 인한 토크리플의 유발이 한 가지의 원인이다.

 

인버터 활용에 따른 토크리플

 

뿐만 아니라 우리는 인버터에서 스위칭의 온오프를 활용하여 역기전력 와 입력전류를 정현파 형태로 만든다

 

이자체도 힘든 일이지만 이를 어지 쩌지 해결한다 해도

 

여기서 스위칭을 온오프하며 수많은 신호의 합으로 정현파에 가까운 파형을 만든다 해도 그를 만들면서 들어간 고조파 성분들로 인해  토크 리플의 원인이 발생한다.

 

결국 전류의 시간에 고조파 성분에 의해 전원 자체에서 또한 토크리플이 발생하기에 결국 수만은 원인에 따라 토크리플이 발생한다 볼 수 있다.