2022.10.17 전기차 모터와 항공용 모터
[신영증권 문용권] 전기차와 전기 비행기

모터의 전원(電源)에 따라 직류모터(Direct Current)와 교류모터(Alternating Current)로 나눌 수도 있다. 친환경차 구동모터와 VTOL에는 일반적으로 교류모터가 널리 쓰인다. 직류 모터는 전류의 크기가 일정하고, 흐르는 방향도 변하지않기 때문에 제어가 쉽지만 모터 구조상 Brush와 Commutator(정류자)의 기계적 접점이 필요하며, 이 과정에서 발생하는 마모로 인해 정기적인 교체, 보수 필요하다는 단점이 있기 때문이다.


자석 사용 여부에 따라 모터를 동기 모터(Synchronous Motor)와 유도모터(Induction Motor)로 구분할 수도 있다. 유도 모터의 원리는 아라고원판 (Arago’s disk)으로 영구자석을 사용하지 않고 전자 유도 작용에 의한 유도 전류로 모터가 회전하게 된다. 유도 모터는 영구자석이 필요 없고 도선을 사용하여 전자석을 만들 수 있어 고출력 및 대형화가 쉽다. 또한 모터 원리와 구조가 단순하며, 일정한 속도를 요구하는 엘리베이터 모터, 철도 모터 등에 널리 쓰인다. 이러한 특성으로 인해 단순 제어를 통한 회전용 모터로 적합하다. 하지만 회전 속도를 실시간으로 변화시키기 위해서는 회로가 복잡한 제어용 인버터가 필요하고, 기술이 까다로워 유도 모터의 가격 경쟁력을 확보하기가 어렵다. 아울러 유도 모터는 희토류를 사용하지 않는다는 점이 장점이나 외전류에 의한 토크 발생에 의존하는 특성상 동기 모터 대비 효율이 10%~30%가량 떨어진다는 단점이 있다


반면 동기 모터는 자석에 의해 토크가 발생하며, 외측 자계의 회전 자계와 내측의 영구자석 회전자가 동일 속도로 회전한다. 이처럼 회전 자계의 회전 속도와 회전자의 회전 속도가 동기되는 것이 특징이다. 회전자의 종류에 따라 동기 모터를 더욱 세분화할 수 있는데 영구자석을 사용한 모터를 영구자석형 동기모터라고 분류하고, 영구자석을 전자석으로 대체한 모터는 권선형 동기 모터라고 한다. 영구자석 모터는 희토류를 사용한다는 점과 열 발생에 따른 자력 손실이란 문제가 있지만, 효율적인 제어가 쉬운편이다.

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