: DC Motor

01.  모터의 온도

모터를 사용하게 되면 동손 및 철손과 같은 내부 손실에 의해 주울열이 발생하게 되는데, 발생되는 열량의 일부는 내부에 축적되어 모터의 내부온도를 상승시키고 나머지는 열 전달이 이루어져서 궁극적으로는 열적 평형을 이루게 되겠지만, 모터를 구성하는 부품들은 허용 가능한 내열등급이 정해져 있다. 보니 모터를 사용할 때는 항상 구성된 부품이 가지고 있는 최저 내열 등급 이하에서 사용해야만 한다.

모터의 온도가 가장 높은 곳은 권선부가 되므로 우선적으로 고려되는 것이 권선의 피막과 절연체가 해당된다. 모터의 온도를 측정하는 방법은 외부에 Thermocouple을 심어서 표면온도를 측정하거나, 내부에 Thermopaper를 부착하는 방법이 있지만, 권선자체만의 온도를 알고자 하는 경우에는 비교적 쉬운 방법이 있다.
금속의 저항이 온도에 대해 일차함수로 변한다는 것을 활용하는 것으로 해당 금속의 고유저항을 알 고 있으면 된다. 회전자 단품 상태에서 측정하는 방법은 정류자의 Segment에 접촉하면 되지만, 모터상태에서는 측정되는 저항이 Brush에서 발생하는 접촉저항 등을 포함하고 있으므로 순수한 권선 의 저항 이라고 보기는 어렵지만, 저항의 변화량을 알면 되므로 충분히 사용이 가능할 것으로 판단된다.
기계손 = 마찰손 + 풍손

(1) 권선저항의 변화에 따른 온도 변화랑 계산

온도 상승을 구하는 계산법은 다음과 같다.

Deg(△T)=[(R2 - R1) X (234.5 + T1)/R1] - (T2 - T1)
R1 : 온도상승 시험 전의 권선 저항
R2 : 온도상승 시험 후의 권선 저항
T1 : 온도상승 시험 후의 주위온도
T2 : 온도상승 시험 후의 주위온도
234.5 : 동선의 온도 계수

모터를 빈번하게 기동, 정지하거나, 회전 방향을 교환하거나, Brake 장치에 의해 순간 정지를 빈번하게 반복하면 모터의 온도 상승은 더욱 높아진다. | 모터의 수명은 온도가 낮을수록 유리하다. 또한 권선 저항이증가하면 모터의 통전 전류가 줄어 들고, 회전수도 낮아지게 되어 힘이 떨어지는 것으로 나타난다.

- 각 절연계급에 의한 MOTOR의 사용온도한계는 아래 표와 같다.

절연의 종류 내용 허용최고온도 비고
Y종 목면견지 등의 재료로 구성 바나스류에 함침 또는 기름에 침투시키지 않은 것 90˚C  
A종 Y종과 같은 재료로 구성 바니스류에 함침 또는 기름에 침투시킨 것 105˚C  
E종 에나멜선용폴리우레탄 수지 에폭시 수지 면 적출품 종이 적층품 120˚C  
B종 마미카석면 그라스섬유 등의 접착재료를 이용하며 구성한 것 130˚C  
F종 B종과 같은 재료를 실리콘 알키드 수지 등의 접착재료를 이용하여 구성한 것 155˚C  
H종 B종과 F종과 같은 재료를 규소 수지 또는 동등의 성질을 가진 재료로 함께 사용한 것 1800˚C  
C종 생마이카 석면 자기 등으로 단독적으로 구성된 것 또는 접착재료와 함께 사용한 것. 180˚C 초과  

- MOTOR가 운전 중에는 온도상승으로 온도가 높아지게 되나 위의 표 허용최고온도 이상은 올라가지 않도록 설계되어 있다.

(2) 사용주위 온도

MOTOR를 사용할 때에는 일반적으로 주위온도가 -10°C에서 +40°C의 범위에서 사용한다.
사용온도를 초과하는 장소나 SET에서 사용하는 경우에는 MOTOR를 운전한 후의 온도 상승에 의한 온도가 주위 온도에 더해져 권선부 COIL의 열화와 BALL BEARING의 수명이 현저하게 떨어진다.
또한 주위온도가 너무 낮은 곳에서 사용하여도 주로 기동 특성이 문제가 된다. 더불어 GEAR HEAD의 윤활 GREASE와 BALL BEARING의 주도가 저하되어 마찰 TORQUE의 증대로 인하여, 기동이 되지 않거나 기동하는데 있어서 시간이 걸린다.