전기모터, 전기차] 내전형/외전형 전동기 - 장단점 + 용도(전기차/드론)

 

전동기를 또 크게 나누는 방법으론

 

회전하는 회전자가 고정자의 안에 있는지(내전형 전동기, inner rotor) or 바깥에 있는지(외전형 전동기, outer rotor)로 나눕니다.

 

특허청, 영구자석모듈이 구비된 회전자를 갖는 BLDC 전동기

 

권선계자가 아닌 영구자석형 동기전동기로 얘기를 하자면,

2022.06.20 - [정리, 공부/자동차, 친환경차] - 전기차, 전기모터] 동기전동기, 권선계자형 동기전동기 (원리, 장단점)

전기차, 전기모터] 동기전동기, 권선계자형 동기전동기 (원리, 장단점)

2022.06.22 - [정리, 공부/자동차, 친환경차] - 전기차, 전기모터] 영구자석형 동기전동기 (원리, 장단점, 사용 예)

전기차, 전기모터] 영구자석형 동기전동기 (원리, 장단점, 사용 예)

 

회전자(rotor)는 영구자석을 가진 철 재질의 코어 이고

고정자(stator)는 슬롯에 권선(구리)이 감겨있으며 철 재질의 코어를 갖고 있습니다.

 

그리고 대부분의 발열은 전류를 흘려주었을 때, 권선인 구리에서 발생하는 동손입니다.

 

이러한 권선파트인 고정자가 바깥에 있으면 비교적 냉각이 편하지만, 안쪽에 있으면 냉각이 비교적 어렵습니다.

 

전동화 파워트레인의 핵심인 모터 최적설계를 위한 Cae 활용 Part1

 

이전에 유냉이 특허로 묶여있었을 때는, 하우징 근처의 수냉라인을 통한 외부에서의 냉각이 주된 방법이었지만

 

유냉 대부분의 방식을 테슬라가 특허를 풀음으로써 많은 회사가 유냉을 통한 직접적인 쿨링을 해주고 있습니다.

 

그렇기에 이부분은 어느정도, 내부에 고정자가 들어가더라도 괜찮은 냉각이 이루어지지 않을까 생각됩니다 :)

 

특허청, 영구자석모듈이 구비된 회전자를 갖는 BLDC 전동기

a: 내전형 전동기

b: 외전형 전동기

 

펌프용 소형 BLDC 모터의 원가절감을 고려한 회전자 최적화 설계

 

내전형 전동기: 계자인 회전자가 고정자 내부에서 회전.

 

장점:

손실이 가장 많이 발생하는 고정자 코일이 냉각(방열)에 유리한 외부에 배치

회전체가 안쪽에 있기에 안전

 

단점:

영구자석을 위치할 공간이 작아 ~ 효율/출력밀도를 높이기 위해 모터가 아주 많이 커진다.

 

용도:

현재는 많은 펌프, 기본적인 BLDC모터, 특히 전기차량에 쓰이고 있다.

 

강주원 자동차

 

HelloT 뉴스

 

그렇기에 전기차에서도 차량 모터의 파워와 효율은 높이면서 사이즈는 줄이고자 많은 노력을 하고 있습니다.

 

회전자 영구자석 형상에 따른 외전형 BLDC 전동기의 특성비교 연구

 

외전형 전동기: 계자인 회전자가 고정자 외부에서 회전.

 

장점:

영구자석 사용량을 키우고 출력에 유리 (많은 영구자석 – 강한 계자자속B – 적은 전류로 비교적 큰 힘 내기 가능)

 

단점:

회전체가 외부에 배치되어 사고 위험 + 가장 큰 손실이 일어나고 열에 취약한 코일이 내측에 위치해 냉각시키기 까다로움

 

 

사용:

드론: 강제공랭냉각으로 충분한 모터 냉각 + 외전형은 많은 영구자석을 사용하여 더 강한 계자자속을 만들기에 (F=BLI) 적은 전류로 비교적 큰 힘을 내기 가능 (효율, 출력밀도에서 유리)

(더 많은 영구자석 배치 가능 = B를 더 많이 확보 = 효율과 출력 측면에서 유리)

(드론은 무게 대비 출력이 중요하기에 주로 아우터 로터 사용)