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평평한 미래: 축류 모터는 항공 및 자동차 분야에서 어떻게 초고전력 밀도를 보여줄 수 있습니까?
과학과 기술의 지속적인 발전으로 전기 자동차와 전기 항공기에 대한 수요가 날로 증가하고 있습니다. 중요한 기술 발전 중 하나는 축 모터(Axial Flux Motor, AFM)의 사용입니다. 이 모터 구조에서는 회전자와 고정자 사이의 간격 방향이 회전축과 평행합니다. 일반적인 방사형 모터와 달리 축류 모터의 설계는 회전자 직경의 세제곱으로 토크를 증가시키게 됩니다. 전력 밀도 측면에서 더 나은 성능을 발휘합니다. 이러한 디자인은 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 전기 자동차에서 전기 항공기에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 강력한 잠재력을 보여줍니다.
축형 모터는 자기 표면과 전체 표면적이 더 크며 방사형 모터보다 주어진 부피에 대해 훨씬 더 나은 냉각 기능을 제공합니다.
축형 모터의 특성
축형 모터의 설계에는 몇 가지 장점이 있습니다. 첫째, 모터는 코일과 베어링을 추가하여 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 평평한 구조에 구축할 수 있습니다. 이 설계는 코일 권선 프로세스를 단순화하고 더 복잡한 권선 방법 대신 평평한 직사각형 구리 스트립을 사용할 수 있으므로 고전류 권선이 더 쉬워집니다.
둘째, 축형 모터의 회전자는 더 가볍게 설계될 수 있으며, 자기 회로가 더 짧기 때문에 투자율을 높일 뿐만 아니라 코어 손실도 줄이는 방향성 전기강판을 사용할 수 있는 경우가 많습니다. . 그러나 이 설계에는 자속 분포가 고르지 않아 성능이 불안정해지는 등의 한계도 있습니다.
설계 및 적용
설계 측면에서 축 모터는 단일 또는 이중 회전자를 사용할 수 있으며 단일 또는 이중 고정자를 선택할 수도 있습니다. 일반적으로 고전력 애플리케이션에서는 이중 고정자 단일 회전자 설계가 더 일반적이지만 이를 위해서는 코어 손실을 수용하는 하우징이 필요합니다. 대조적으로, 단일 고정자와 이중 회전자 설계는 케이싱의 무게를 줄이고 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
YASA의 37kg 적층형 750 R 모터는 5kw/kg 이상의 출력 밀도를 제공하여 시장에서 단연 돋보이는 제품입니다.
축류 모터의 사용은 전자기 모터 개발 초기부터 시작되었지만 강력한 영구 자석 소재가 널리 보급되고 브러시리스 DC 모터 기술이 개발되기 전에는 적용 범위가 상대적으로 제한적이었습니다. 최근 수요가 증가함에 따라 전기자동차 분야에서 축류 모터의 적용이 가속화되고 있습니다.
자동차 및 항공분야의 변화
자동차 분야에서는 다양한 컨셉트카와 프로토타입 차량에 야사 제품이 사용됐고, 코닉세그 레제라, 페라리 SF90 스트라달레 등 고성능 스포츠카에도 탑재됐다. YASA의 목표는 전기 자동차의 성능을 향상시키는 데 중요한 킬로그램당 220kW를 출력할 수 있는 모터를 설계하는 것입니다.
항공 분야에서 롤스로이스의 ACCEL 전기 항공기는 3개의 축 모터를 사용하며 전기 항공기 부문에서 현재 세계 속도 기록을 세웠습니다. YASA는 전자 비행에 필요한 엄청난 중량 감소에 대처하기 위해 50kW/kg의 출력 밀도 달성을 목표로 롤스로이스의 혁신 정신 항공기에 축 모터를 공급합니다.
축형 모터의 설계를 통해 전기 자동차와 항공기는 더 높은 출력 밀도를 달성할 수 있을 뿐만 아니라 전기 여행에 대한 우리의 상상을 계속해서 변화시키고 있습니다.
향후 전망
미래를 내다보면 축류 모터의 개발 잠재력은 여전히 엄청납니다. Emrax 및 Siemens와 같은 여러 회사에서는 다양한 유형의 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘할 수 있도록 보다 효율적인 축 모터를 연구하기 시작했습니다. 전 세계적으로 전기교통이 급속히 발전함에 따라, 이 기술의 지속적인 혁신과 적용은 미래 교통수단 디자인의 중요한 트렌드가 될 수 있습니다.
궁극적으로 기술이 발전함에 따라 이러한 모터의 적용이 어떻게 우리의 라이프스타일과 교통 시스템을 더욱 변화시킬 수 있을까요?
