반응형 공학이론/전기기기6 전기 모터에서의 퓨리에 급수(Fourier Series) 전기차에서 전기 모터는 다양한 응용 분야에서 필수적인 역할을 하는 기계 장치로, 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 장치다. 이러한 전환 과정에서 모터의 효율성과 성능을 최적화하기 위해서는 모터의 동작을 수학적으로 분석하는 것이 핵심인데 이를 지배방정식으로 수치화하여 시물레이션 하는 것이 모터개발에서는 필수 적이다. 이 과정에서 퓨리에 급수(Fourier Series)는 해석의 핵심으로, 푸리에 급수를 통해 복잡한 주기 함수를 간단한 삼각 함수(사인, 코사인)들의 합으로 표현하는 강력한 수학적 도구로 활용된다, 이를 통해 고조파별 해석부터 수많은 진동 소음 발열에 대한 예상까지 수많은 과정이 필수적이기에 사실상 반드시 이해해야 한다.전기 모터와 주기적 신호 전기 모터는 회전하는 장치이므로, 그 출력이.. 2024. 8. 12. 전기차 모터에서 로렌츠 힘 1. 로렌츠 힘의 배경로렌츠 힘은 네덜란드의 물리학자 헨드릭 로렌츠(Hendrik Lorentz)가 19세기 후반에 전자기 현상을 설명하기 위해 도입한 개념이다. 로렌츠 힘은 전하가 전자기장에 의해 받는 힘을 설명하는 공식으로, 이 공식은 고전 전자기학에서 중요한 위치를 차지하며, 전기차 모터를 비롯한 다양한 전기 장치에서의 전력 변환 및 구동 원리를 설명한다.2. 로렌츠 힘의 정의와 수식로렌츠 힘은 움직이는 전하가 전기장(E)과 자기장(B)에 의해 받는 힘을 나타낸다. F=q(E+v×B)F는 전하가 받는 힘(N, 뉴턴)q는 전하의 크기(C, 쿨롱)E는 전기장(V/m, 볼트/미터)v는 전하의 속도(m/s, 미터/초)B는 자기장(T, 테슬라)v×B는 속도 벡터와 자기장 벡터의 외적(cross product.. 2024. 8. 12. 전기모터의기초(3)[전하와 전기장, 자기장과의 상관관계] 멕스웰 방정식에 대해 논하기 전에 우리는 전기장과 자기장을 어떤 방식의 관계를 가지는지 이해할 필요하가 있다.전자기학은 전하와 전기장, 자기장 간의 상호작용을 다루는 학문으로, 이는 우리가 일상에서 접하는 다양한 전자기 현상을 설명하는 이론적 기초를 제공한다. 전하와 전기장, 자기장의 상호작용우선 전하는 그 자체로 전기장을 형성하며, 이 전기장은 전하 주변에 방사형으로 퍼져나간다. 전기장은 전하가 있는 위치에서 출발해 모든 방향으로 뻗어 나가며, 이 전기장 자체가 공간에 특정한 힘을 생성한다. 이와 달리 자기장은 전기장의 변화로 인해 발생하며, 자기장은 일반적으로 주변으로 퍼져 나가는 원형 패턴을 형성한다.전기장과 자기장 간의 관계는 전자기학에서 매우 중요한 주제로, 이들 간의 상호작용은 같은 차원을 가.. 2024. 8. 12. 전기모터의기초[멕스웰 방정식에 대한 이해] 맥스웰 방정식(Maxwell's equations)은 전자기 현상을 수학적으로 설명하는 네 개의 기본 방정식으로, 전기장(electric field)과 자기장(magnetic field) 간의 상호작용을 체계적으로 나타내는 데 사용된다. 이 방정식들은 제임스 클러크 맥스웰(James Clerk Maxwell)이 19세기 중반에 제시했으며, 전자기학(electromagnetism)의 기초를 확립했다. 맥스웰 방정식은 오늘날 전기공학, 물리학, 통신공학 등 다양한 분야를 통찰하는 학문으로 현대 전기모터는 모두 이이론 기반으로 설계되고 있다.1. 등장 배경 맥스웰 방정식이 등장하기 전, 전자기 현상에 대한 연구는 이미 오랫동안 진행되어 왔다. 18세기 후반에서 19세기 초반에 걸쳐 전기와 자기는 별개의 힘으로.. 2024. 8. 12. 전기모터의기초(2)[전자기력 과 장론] 전기 모터를 이해하기 위해서는 '힘(force)'에 대한 개념과 이의 역사적 발전 과정을 이해하는 것이 필수적이다. 초기 힘에 대한 분석을 시작한 인류는 힘은 물체 간의 근접해서만 작용한다고 믿었고, 이를 근접작용설(Theory of Proximal Action)이라 명명해 주장했다. 그러나 뉴턴은 물체가 서로 떨어져 있어도 힘이 작용할 수 있다는 원격작용설(Theory of Action at a Distance)을 중력 기반으로 대두시켰고, 이 이론을 기반으로, 중력에서 두 물체가 물리적으로 접촉하지 않아도 서로 영향을 미칠 수 있다.라고 담론을 제시하였다. 하지만 기술이 발달함에 따라 이 원격작용설도 완전하지 않다는 것이 밝혀졌고, 현대에 이르러 모든 힘은 '장론(Field Theory)'을 기.. 2024. 8. 12. 전기모터의기초(1)[뉴턴의 운동법칙과 전자기력] 특전기모터의 작동 원리를 이해하기 위해서는 단순하게 접근했었지만 전자기학과 역학 소재공학까지 이해해야 할 범주가 무척이나 넓다, 특히 전자기학은 전자와 전자 사이에 작용하는 힘에 대해 다루는 물리학의 한 분야로, 전자기력이라는 자연계의 근본적인 힘을 논하는 학문으로. 전기모터는 전자기력에 기반하여 작동하기 때문에, 이를 깊이 있게 이해하기 위해서는 다양한 물리적 법칙과 개념을 이해해야 한다.뉴턴의 운동법칙 전기모터의 원리를 이해하려면 뉴턴의 운동법칙을 기본으로 해야 한다. 뉴턴의 운동법칙은 물체의 운동을 설명하는 세 가지 법칙으로 구성되어 있는데 아마 한 번쯤은 들어봤을 3가지 법칙이다.관성의 법칙: 외부에서 힘이 작용하지 않으면 물체는 정지 상태를 유지하거나 등속 직선 운동을 계속한다.작용과 반작용의.. 2024. 8. 11. 이전 1 다음 반응형
