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변속기

last modified: 2015-03-05 10:29:50 Contributors

Contents

1. 자동차의 동력 변환 체계
2. 전동기를 구동하는 컨트롤러

1. 자동차의 동력 변환 체계


변속기의 작동 원리

월드 오브 탱크 독일 유저 최강의 적.
티거가 이 항목을 싫어합니다.
전차포에 피격되면 불이 난다고 하는 마법의 부품이다

變速機
Transmission, Gearbox[1]

각종 동력원의 동력을 속도나 환경에 맞추어 필요한 회전력으로 바꾸는 장치이다. trasmission의 일본식 발음인 토란스밋숀(トランスミッション)에 따라 밋숑이라 부르기도 한다.

보통 자동차등 이동수단에 많이 이용된다. 자동차에서 이용되는 내연기관은 특정 속도(RPM대역)에서 최대 토크가 나오고, 또 다른 대역에서 최대 출력이 나온다. 이에 따라 엔진의 회전을 일정하게 유지하기 위해 기어를 사용하여 출발할 때는 회전속도보단 토크를 중시하고, 주행시에는 속도의 증가에 맞춰 회전속도를 높이는 역할을 한다.

각 단은 최종 감속비[2]에 비해 바퀴[3]가 회전하는 비율인 기어비에 따라 다음과 같이 분류한다.
  • 기어비 1 이상 - 언더 드라이브 (Under Drive, 감속기)
  • 기어비 1 - 다이렉트 드라이브 (Direct Drive, 직결)
  • 기어비 1 이하 - 오버드라이브 (Over Drive, 증속기)
따라서 기어비에 따라서 최고 속도가 결정된다. 토크(힘)과 속도는 반비례 관계로, 저단일수록 기어비가 높아 힘을 세게 발휘 할 수 있고 고단일수록 기어비가 낮아 속도가 빨라진다.

최고단의 기어를 "탑기어(Top Gear)"라고 한다. 기존에는 1:1인 다이렉트 드라이브를 지칭하는 말이었다. 그러나 90년대 중반 이후 오버드라이브를 달고 나오는 차들이 많아지면서 오버드라이브를 지칭하는 쓰임이 더 많아진 듯.

크게 수동변속기와 자동변속기로 나뉘고 있으며, 운전하기엔 당연하지만 자동변속기가 훠어어어얼씬 편하다.
수동변속기는 연비와 손맛(...) 두가지 이점이 있다고 한다.

상세사항은 각 항목 참고.

2. 전동기를 구동하는 컨트롤러

교류유도 전동기는 인버터 항목으로!


DC 전동기나 BLDC 전동기를 돌리는 용도의 컨트롤러를 지칭한다. 수많은 RC 모형이나 산업기계 등 용도가 매우 많다.

1번 항목의 변속기와 같은 단어이지만, 의미와 기능 및 역할이 다르다. 내연기관 엔진으로 치자면, 기어변속기가 아니라, 오히려 엔진의 스로틀밸브에 가깝다. 1번 항목의 변속기가 어떻게 기어비를 바꾸는지 생각해보면 알 수 있는 사항이다.

신호는 PWM 형식으로 전환되며, 10bit 의 resolution 을 가진다. 또한, 변속기에 따라 정회전만 지원하기도 하고, 정-역회전 모두를 지원하기도 있다.

이들 변속기에도 여러가지 규격이 있는데,

1. 연속가동전류
2. 최대 가동전류/ 허용시간
3. 사용하는 PWM 주파수 or 주기
4. 주 배터리 전압
5. 출력 방식
6. 저전압 컷오프
7. 캐리어 주파수

등이 있다. 이 중 크게 신경 쓸 것은 출력 방식이나 전류, 그리고 전압이다. 3번 항목은 대부분이 자동으로 잡아주니까.
특히, 5번 항목은 일반적인 출력방식과 더불어 OPTO란 방식이 있는데, OPTO는 optical isolator 의 약자이다. 대전력을 사용하는 BLDC 변속기의 대부분이 OPTO 형식으로 출력단을 드라이브 하는 경우가 있다. 상당 사진도 대전력 제품군으로, 6KW 의 BLDC 모터를 제어한다. 이 경우 전동기용 주 전원과 더불어 변속기의 컨트롤러에 별도의 전압을 공급해야 한다. 이때 사용하는 것을 BEC 라고 부른다.
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  • [1] 영국 영어에서 transmission은 gearbox를 포함한 전 구동렬(驅動列, drive train)을 가리킴.
  • [2] 기솔린 엔진 기준으로 보통 분당 1,000~5,000 회전하는데, 이는 초당 16~80 회전 정도이다.
  • [3] 정확히는 드라이브 샤프트