기술자료
DAEHWA E/M CO.,LTD.
01. 모터의 구성
모터(Motor Assembly)
영구자석방식의 브러시 타입 직류모터의 구조는 일반적으로 그림과 같이 구성된다.
그림1. DC Motor Ass'y
(1) 엔드커버(End Coner Assembly)
Bracket 이라고도 하며 Frame Assembly 와 같이 모터를 구성하는데 외부로부터 보호하는 Cover와 회전자의 축을 받쳐주는 베어링 (Ball or Bushing), 전원공급을 위한 Brush Holder Assembly 부품의 조립이 이루어진다.
그림2. Rear cover Ass'y
1) 브러쉬
- 회전하는 정류자에 전원을 공급하는 부분으로서 모터의 수명, 기계적 소음, 전기적인 소음에 직접적인 영향을 미치는 부품으로 정류자의 조도, 원주속도, 접촉 압력, 마찰 계수, 주변 온도의 영향을 받는다.
① 탄소브러쉬 : 저항률, 마찰계수는 크고 전류용량이 작으며 주로 소형기, 저속기에 사용
② 천연 흑연브러쉬 : 재질이 부드럽고 윤활성이 풍부하여 저항률과 접촉저항이 적고, 전류용량이 커서, 대전류, 고속기에 사용된다.
③ 전기 흑연브러쉬 : 불순물이 적은 탄소를 원료로하여 전기로 안에서 열처리하고 흑연화하여 성형소결한 것이며 브러쉬로써 가장 우수하여 각종기계에 널리 사용
④ 금속 흑연브러쉬 : 구리분말과 흑연분말을 혼합하여 소결한 것으로 전류용량이커서 저전압, 대전류의 기계에 사용.
※ 브러쉬의 수명에 영향을미치는 요인 : 브러쉬의 접촉압력, 전류밀도, 진동, 정류자의 표면상태, 환경(온도, 습도, 기압), 재질 등.
2) 브러쉬 홀더 (Brush Holder)
- 브러시를 감싸주는 것으로 플라스틱을 사용할 수도 있으며 전류의 통전을 좋게 하기 위하여 동합금 판재를 접어서 사용하기도 한다~ 재질BS
3) 베어링 (Bearing)
- Armature를 지지하기 위한 것으로 Ball Bearing을 사용하거나 소결베어링 (Sintered Bearing) 을 사용하는 데 금속 분말을 소결한 후 윤활유를 함침 하여 별도의 주유 없이 베어링으로 사용한다.
4) Fiber Washer & Wave Washer
- Front or Rear Cover 의 Shaft 의베어링과의 조립 부위에 위치하여 모터 구동 또는 운전시 전,후로의 힘을 분산시켜 충격을 완화하는 역할을 한다.
5) Holder Base -phenol 수지(樹脂)
- Brush Holder등을 안착 시켜 놓는 수지판.
6) Lead Wire (Heat-resistant pvc insulated wire)
- 모터에 전원을 인가하는 전원선.
7) Connecter Housing & Terminal Pin
- Lead Wire 끝에 부착하여 사용자가 원하는 형태의 단자와 연결토록 만든 부속물.
(2) 회전자 (Armature Assembly or Rotor Assembly)
자석이 생성한 자계 내에서 N극에서 S극으로 지나는 자계의 통로가 되면서 코일이 받는 힘을 축으로 전달하며 코일이 감겨질 수 있도록 형상을 갖고 있다.
1) 축(shaft)
- 회전자의 운동을 연결된 물체에 전달하는 것으로 끝단은 적당한 가공을 하여 사용하여 사용하기도 한다.
2) 정류자 (Commutator)
- 회전자가 동일한 방향으로 계속 힘을 받기 위해서 자력선의 극이 바뀜에 따라 브러시로부터 전달되는 전류의 흐름을 바꾸어 주는 역할을 한다. 재질, 표면상태, 진원도, 편심 (흔들림) 등에 주의
3) 절연체 (Insulator)
- 전류가 흐르는 경로를 외부와 차단하기 위한 구조물로 Rotor Core와 권선간의 절연을 위하여 Epoxy Powder로 Coating을 하거나 플라스틱 재질로 Rotor Core를감쌀 수 있는 구조물로 만들어 덧씌우거나 절연지를 사용하기도 하며 Shaft에는 Tube 형태로 감싸기도 한다 필요한 경우 Varnish 처리를 하기도 한다.
- 절연단판(nylon66), Wedge, slot 절연지(Poly Film), Vanish (DVB-2129), 희석제(DTB-7302)
4) 전기자 철심 (Core)
- 계자와 함께 자기회로를 만드는 부분으로 전기자가 회전함에 따라 전기자 철심 내부에서 자속방향이 변화하기 때문에 맴돌이전류 (와전류, eddy current), 히스테리시스(hysteresis)현상에 의한 철손이 생긴다.
성층 철심 : 와전류에 의한 철손을 적게 하기위해 0.35~0.7mm의 규소강판이나 무방향성 규소 강대의 표면 에 얇게 절연한것을 겹쳐서 성층철심으로 사용하고 있다.
규소강판 : 얇은 강판에 규소를 넣어 자기적 성질이 개선되어 히스테리시스손이 감소한다.
그러나 규소의 함유율이높으면 자기적 성질은 좋아지나, 기계적으로 약하게 되어 보통 Si함유량 1~1.4% 정도의 저규소강을 사용한다.
5) 마그네트 와이어 (Magnet Wire (Coil))
- Enamel Wire 라고도 하는데 전류를 통하게 하여 기자력을 얻는 권선을 말하며 보통 구리(CU) 선을 사용한다. 사용되는 온도 조건에 맞는 피복재질을 선정해야 한다.
| 상용이름 | Polyurethane Enamelled copper wire |
Polyester Enamelled copper wire |
Polyamide-Imide Enamelled copper wire |
Polyamide-Imide Enamelled copper wire |
Nyln Enamelled copper wire |
|---|---|---|---|---|---|
| 코드 | UEW | PEW | AIW | EIW | NEW |
| 열적분류 | E(120oC) B(130oC) F(155oC) |
F(150oC) H(180oC) |
C(220oC) | H(180oC) (200oC) |
|
| 사이즈(mm) | 0.05-2.0 | 0.05-2.0 | 0.05-2.0 | 0.05-4.0 | 0.06-0.3 |
| 특성 | - 절여피막의 제거없이 납땜이 가능 - 높은 주파수 특성이 뛰어남 - 색상 변화가 용이 |
- 뛰어난 절연성 - 뛰어난 내용매성 - 색상변화가 용이 |
- 뛰어난 내용매성 - 높은 속도로 코일 감기가 가능 |
- 뛰어난 내열성 - 뛰어난 내열 충격성 |
- 과다한 전류가 흘러 코일이 끊어질 때 전류가 흐르는 것을 막아 관계된 장치가 상하는 것을 막아준다. - 외부 절연물의 제거없이 바로 용접이 가능하다. |
| 열적성질 | - 방향족 용제에 약하다. - 상대적으로 기계적 강도가 약하다. |
- 갇혀진 시스템에서 낮은 내가 수분해성 | - 유연성(신축성)이 비교적 약하다. | - F Type : 응력과 함께 용제에서 크레이징 현상 - H Type : 옆과 동일 |
| 상용이름 | Polyester-Imide overcoated with Enamelled copper wire |
Low operating Temperature Self-bonding Enamelled copper wire |
High operating Temperature Enamelled copper wire |
Nyln overcoated Enamelled copper wire |
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|---|---|---|---|---|---|---|
| 코드 | AI-EIW | SBL-VEW-PEW | SBH-EIW-AIW | NY-UEW | NY-PEW | NY-EIW |
| 열적분류 | (220oC) | E(120oC) B(130oC) F(155oC) H(180oC) |
H(180oC) (220oC) |
B(130oC) F(155oC) |
F(155oC) H(180oC) (220oC) |
H(180oC) (220oC) |
| 사이즈(mm) | 0.10-4.0 | 0.10-2.0 | 0.1-2.0 | 0.1-2.0 | 0.1-2.0 | |
| 특성 | ||||||
| 열적성질 | ||||||
| 응용 | ||||||
| UL 목록번호 | E112875(S) | E112875(S) | E112875(S) | |||
| 규정 | NEMA NW35-C NEMA NW73-C |
KS C 3107 | JIS C 3202 NEMA MW28-C |
JIS C 3202 NEMA MW24- |
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6) Balance Weight
- Rotor 회전시 무게의 불평형으로 인한 소음, 진동등 기계적 손실을 줄여주기 위해 붙이는 물질로 Epoxy종류를 많이 사용한다.
(3) 프레임 (Frame Assembly)
Magnet를 고정하고 Flux의 경로가 되어 자기장을 형성한다. Magnet의 고정에는 보통 Magnet Holder를 사용하거나 접착제를 사용한다.
(4) 자석 Magnet
자기장을 유지시켜 주는 것으로 N극과 S극으로 나뉘어서 자력선이 형성된다.
① 이방성 페라이트자석: Hc 전후 =2500 [Oe/cm] , B = 4,000 Gauss 전후
② 희토류계 : SmCo(사마륨 ), Nd-Fe-B(네오듐) 등의 자석을 말하며, 사마륨자석의 경우 잔류자속 밀도 나 보자력 등이 매우 높고 온도특성도 좋기 때문에 이어폰이나 소형 정밀모터 등에 사용된다 그러나 주원료인 코발트 자원이 한정되어있어 대체품으로 개발된것이 네오듐자석이다. 네오듐 자석 역시 사마륨자석을 능가하는 뛰어난 자석이지만 온도 특성이 매우나빠 온도 변화에 의한 자속 밀도의 하락이 심하고 80°C가 넘는 환경에서의 사용이 쉽지 못한 것과 산화력이 강해 공기 중에서 쉽게 산화하여 녹이 생기는 단점을 보완하기 위하여 코팅을 해야하는 단점이 있다.
③ 알니코 (AINico)계 자석 : 온도에 따른 자속량의 변화가 극히 적고, 높은 자속밀도를 얻을 수 있으나 보자력이 아주 약해 외부자계에 의해 쉽게 감자가 일어난다는 점이다. 실제로 알니코 자석은 착자시킨 직후에는 매우 흡착력이 강하지만 조금만 붙였다 떼었다 하며 금방 거의 자력이 없어질 정도로 약해진다. 그러므로 외부 자계의 향이 큰 곳에는 사용하지 않는 것이 좋다.
