이전글에서는 구성요소와 기술들에 대하여 서술하였습니다. 결국 모터는 고효율 와 고출력화를 기반으로 설계한다는 이야기를 드렸었는데요, 문제는 아무리 설계를 잘한다 해도 발열은 일종의 세금입니다. 기본적으로 전류기반의 전환과정에서 무조건 소모되는 거니까요, 심지어는 초전도체가 상용화된다 해도 줄어들기야 하겠지만 0이 되는 게 아닙니다.
결국 이러한 모터는 손실을 줄이는 게 필수적이니 이에 따른 방향설을 탐색해야죠 오늘은 한번 냉각기술을 둘러보시죠
앞서 설명했듯이 전기차 모터는 작동 중에 상당한 양의 열을 발생시킵니다.
이 열은 주로 전류가 흐르는 권선에서의 저항 손실, 철심에서 발생하는 히스테리시스 및 와류 손실, 그리고 베어링과 같은 기계적 요소에서의 마찰 손실 등에서 기인하는데, 원인은 다양하지만 이러한 열의 결과부터 보자고요
이러한 열은 모터 내부 온도를 급격히 상승시키면 무슨 일이 일어날까요?, 최우선적으로는 성능과 안정성을 저입니다 단순이 화재냐고요? 아닙니다, 우선적으로높은 온도는 모터의 주요 구성 요소, 특히 절연 재료의 내구성을 저하시켜 권선의 절연 파괴 및 자석의 자구파괴와같은 치명적인 손상이 문제가 되는 거죠.
큐리온도라는 개념부터 먼저 보실까요?
물론 전공서는전자의 스핀이론부터 실제로는 도는 게 아니라, 실제로는 정렬시킬 수 있는 현상론을 써먹는 거다.
이런 기본적인 일반 물리 일반 화학을 다뤄야겠지만우선은 넘어갑시다 이중 자석의 큐리온도라는 개념이 중요합니다.
실제로 지금 보시고 있는 그래프는 n24라는 널리 사용되는 네오디뮴 자석의 일종의 온도별 특성그래프입니다.
왼쪽에 knee라고 표시된 부분을 보시면 일정 수치를 넘어가면 바닥으로 떨어지는 게 보이시죠?
온도에 따라 서서히 떨어지다 어느 순간 큐리온도를 넘어선다면 자구파괴가 일어나서 돌아올 수 없는 상태가 된다. 즉 자석이 아니라 그냥 돌덩어리가 된다 보시면 됩니다. 불가역감자라고 표현은 하는데 직관적으로 보자고요
사실 원인에 따라 다르지만 이러한 전동기의 소손은 다양한 과정을 거쳐서 일어납니다. 이런 방식으로 권선이 타버리는 경우도 존재해요 그렇기에카지노 쿠폰은 모터의 열 관리에 있어 필수적인 과정입니다.
결국 모터는효과적인 냉각을 통해 모터는 항상 최적의 온도 범위 내에서 작동해야 하는 것이죠 심지어는 이게 화재문제나 사고문제는 빼고 순수하게 모터에서만 문제가 되는 파트라는 겁니다 시스템 전체적으로 봐도 심각한 문제죠
결국, 전기차 모터의 냉각은 단순히 열을 제거하는 것을 넘어, 전체 시스템의 안정성과 신뢰성을 유지하고, 고효율·고성능을 지속적으로 구현하기 위한 핵심 기술 중 하나다.라고 보셔도 과언이 아닙니다.
결국 이러한 형태의 모터를 전부 냉각시켜야 하니 구조를 어떤 방식으로 가져갈지에 대한 고민이 이 나올 수밖에 없죠 오늘은 이를 살펴봅시다.
모터의 열 관리에 사용되는 기존 냉각 방식은 크게 수랭식과 공랭식으로 나뉩니다.
사실상 전기차 산업에서는수랭식으로 귀결된 건 사실이지만,산업용 모터에 공기 순환을 이용한 공랭식이 있으며, 최근까지사용된 워터재킷을 이용한 수랭식이 있죠,공랭식의 경우 카지노 쿠폰성능이 방열핀에개수, 크기 등에 영향을 받는 경향이 있으며, 카지노 쿠폰핀의 카지노 쿠폰을 위한 Fan 구동이별도로 필요하여 냉각효율 및 체적효율이 가장 떨어지는 형태이기에 수랭식으로 귀결된 것이죠
실제로 공랭식이 나쁜 건 아니지만,열전달 효율이 높은 물이나 냉각액을 사용하여 모터 내부의 열을 제거하는 방식인 수랭식 냉가에 비해 범위도 작고 제대로 된 효율이 안 나옵니다.
공랭식 냉각은 공기를 이용해 열을 방출하는 방식으로, 히트싱크와 같은 방열 구조물을 통해 열을 효율적으로 분산시키는 것이 특징이 지고. 확실히 공랭식은 설계와 유지보수가 간단하다는 장점은 있죠
다만 공랭식 냉각은 열전달 효율이 낮아 고출력 모터에는 적합하지 않으며, 외부 환경(예: 주행 속도나 외부 온도)에 크게 의존하는 하는데 여름에는 불가능하겠죠?
실제로 공랭식을 수랭식으로로 만들어서 연구한 사료들을 보시면 아래와 같은 변화가 나타납니다.
단순히 수랭식을 도입했을 뿐인데 압도적인 차이죠?실제로는 이렇게 공랭식을 연구했지만 수랭식 효율을 못 따라가니 수랭식으로 갔구나보시면 됩니다. 조금 더 가보죠
3. 수랭식
지금 보시고 계신 자료는 아우디의 수랭식 모터의 자료로 이런 방식으로 경로를 짜요
수냉의 대표적인 방식은 기존의 차량 시스템 파트에 장착되어 있는카지노 쿠폰수를 활용하는 카지노 쿠폰방식입니다.
모터 하우징 또는 외부 커버에 냉각수를 순환시켜 모터 내부에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방식이고 냉각수는 주로 모터 외곽의 하우징에 접촉하여 열을 전달합니다. 문제는 냉각수의 유동이 모터 내부의 특정 부품(코일, 스테이터 등)에 직접적으로 영향을 미치지 않는다는 것이죠 물론 효율 성은 높지만 한계가 있는 방식이라는 겁니다.
특히 부품 중 절연지의 한계 온도(180℃)를 초과할 수 있다는 것이죠 물론 냉각수를 효율적으로 전달하기 위한 워터 재킷 설계가 연구되었고
재킷카지노 쿠폰이라는 방식을 연구하였지만 원하는 속도까지 도달하기는 어렵다고 본 거죠 그럼 어떤 방식으로 해결했을까요?
직접 분사식 카지노 쿠폰(Direct Liquid Cooling) 혹은 유냉식이라고 불리는 방식은 아래와 같은 형태입니다.
절연 오일이 모터 내부의 발열 부품과 직접 접촉하여 열을 흡수하는 방식으로오일은 고온의 발열 부품에서 열을 흡수한 뒤, 열교환기를 통해 외부로 방출합니다.
재킷냉각에 비해서 효율적이지만 여러 문제가 따라왔죠 최우선적으로는부품 크기 증가하고 여기서 초고속으로 회전하는 기기에 들어가니오일의 점도가 높아 열이 축적될 가능성이 존재하죠 물론 이건 엔진오일에도 있는 문제라 주기적으로 교체하지만 초고속에 노출된 오일의 점도증가나 열화문제는 또 다른 영역 이니까요
뭐 이러한 결과로 결국은 유냉 방식을 적용하는 것이 좋다는 것이죠 실제로 어느 정도 차이가 나냐고요?
굳이 더 이상 설명은 생략하겠습니다 이 정도로 차이가 나는데 결국 오일방식으로 가야겠죠?
우리 희 공학자들은 여기서 멈추지 않습니다. 음 유냉식 수랭식이 둘 다 효과는 있어? 그렇다면? 유냉식과 수랭식의 장점을 결합하여 설계된 카지노 쿠폰 방식을 도입하는 거죠
절연 오일과 냉각수가 동시에 모터 내부와 외부에서 열을 제거하는 방식이라 보시면 되겠네요모터 내부 주요 발열 부품과 외부 하우징의 열을 동시에 효율적으로 관리하여 고출력과 고속 동작에서도 온도를 낮추고 성능을 유지하는 방식이라고 정의한 이방식은절연 오일이 코일, 스테이터와 같은 주요 발열 부품과 직접 접촉하여 열을 흡수하는 내부 카지노 쿠폰과카지노 쿠폰수가 하우징이나 외부 덕트를 통해 열을 외부로 전달. 외부카지노 쿠폰을 동시에 합니다.
어느 정도로 차이가 날까요?
이 논문에 실험 데이터에서는 최대온도가 40.3℃ 감소하고 고속영역에서 최대온도가 145.3℃ 감소하는 현상을 보여주더군요 사실 가장 중요한 점은 자유롭게 온도범위가 넓어지면 운전범위가 넓어지는 것이고 그만큼 속도를 높이거나 힘을 더 쓸 수 있다는 점이 중요한 거죠
오늘은 여기서 마무리하겠습니다. 항상 읽어주셔서 감사합니다
-김승현 배상-
이번글에서 사용된 프롬프트 입니다.
참고문헌-
[1] Review on cooling techniques and analysis methods of an electric vehicle motor
[2] 전기자동차용 직접카지노 쿠폰방식 구동모터의온도특성 분석
[3] Studies on the Optimal Thermal Design of a Traction Motor for Electric Vehicles Using High Efficiency Cooling Method
[4]Numerical Study on the Heat Transfer inan Electric Motor with Oil-Water Cooling
to Achieve an Enhanced Cooling Performance
[6] 효성인더스트리 교육자료