HEV 동력분기용 마그네틱 기어의 주운전점 효율 분석

Abstract

최근 친환경차의 구동모터 동향을 살펴보면 고출력화 고효율화 경량화의 경향이 있다. 이와 같은 경향은 각국의 환경규제를 만족시키기 위하여, 경량화와 전달효율 개선을 통해 오염물질 배출을 줄이고 연비를 높이기 위한 자동차 업체들의 노력이라 할 수 있다. 이를 위한 방법으로 고출력밀도를 갖는 고속 저토크 전동기와 높은 감속비를 갖는 감속기어를 적용하는 방법이 있다. 하지만 기어비를 높임에 따라 기어 시스템의 전달 손실 개선연구가 중요하며, 기어비 증가에 따른 신뢰도 및 토크밀도 확보 연구가 필요하다. 마그네틱 기어는 전달 효율이 높고 비접촉식 구조로 과부하에 안전하며 유지보수에 유리한 장점 있다. 이와 같은 이유로 기어 시스템 개선연구로 마그네틱 기어를 적용한 연구가 활발하다. 본 논문에서는 HEV 동력분기용 마그네틱 기어를 설계하고 주운전점에서 효율을 분석하였다. 도요타사의 프리우스 4세대 모델에 적용된 기계식 유성기어 동력분기장치를 대상모델로 정하고, 토크밀도를 최대로 갖는 마그네틱 기어를 설계 하였다. 첫번째 모델로 표면부착형 마그네틱 기어를 설계하고, 토크밀도와 토크리플 개선을 위해 자속 집중형 마그네틱 기어를 두번째 모델로 설계하였다. 마지막으로 차량의 주운전점에서 효율을 분석하고 기계식 유성기어와 비교를 통해 마그네틱 기어의 적용가능성을 검토하였다.