모터 권선:차이점은 무엇입니까?

모터 권선은 다양한 모양이나 형태를 취할 수 있습니다. 그러나 3상 분산 권선은 이 기사의 초점이 될 산업용 애플리케이션용 AC 모터에서 가장 일반적으로 사용됩니다. 다음 논의는 유도 전동기 또는 영구 자석 동기 전동기에서 이러한 유형의 권선을 사용하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있습니다.

분산 권선의 목적은 모터 에어갭에서 사인파형 MMF(Magneto-Motive Force) 분포를 생성하는 것입니다. 이 MMF는 3상 AC 전류의 균형 세트가 위상 권선에 흐를 때 생성됩니다. 모터 자기 회로 설계와 결합된 MMF는 필요한 모터 토크를 생성하기 위해 에어갭에서 자속의 진행파를 발생시킵니다.

권선은 절연 구리 또는 경우에 따라 알루미늄 와이어로 감긴 여러 개의 코일로 구성됩니다. 여러 가닥의 와이어를 병렬로 연결하여 단일 도체를 형성한 다음 여러 권선을 갖는 코일에 감길 수 있습니다. 회전 수는 특정 설계 요구 사항에 따라 다릅니다.

분산 권선은 아래와 같이 모터 고정자의 슬롯에 삽입된 여러 개의 코일로 구성됩니다. 코일 수는 고정자 슬롯 수, 위상 수(이 경우 3) 및 모터 극 수에 따라 달라집니다.

각 코일은 여러 슬롯에 걸쳐 있습니다. 전체 피치 권선에는 평균 스팬이 폴 피치 또는 360°/p와 동일한 슬롯 수에 해당하는 코일이 있는 반면 짧은 피치 권선은 더 적은 슬롯에 걸쳐 있습니다. 아래 그림은 일반적인 4극 모터의 풀피치 권선을 보여줍니다.

3상 분산 권선이 있는 4극 모터 고정자

권선의 일부는 모터 토크 생성에 기여하는 슬롯에 있습니다. 나머지는 모터 토크 생성에 기여하지 않는 끝 권선에 있습니다. 따라서 고가의 구리가 불필요하게 낭비되지 않도록 세심한 설계가 필요합니다. 또한 우수한 열 성능으로 인해 높은 슬롯 채우기 및 끝 권선 열 관리가 필요합니다. 이러한 요소는 종종 제조 공정 고려 사항에 의해 제한됩니다. 이상적인 분산 권선은 MMF 공간 분포가 완벽한 사인 곡선이 되도록 무한 수의 슬롯에 무한 수의 코일을 배치합니다. 이는 실제로는 불가능하므로 필요한 성능을 충족하기 위해 최상의 절충안을 찾아야 합니다.

단락 및 고장을 방지하기 위해 서로 다른 위상의 코일을 서로 절연하고 고정자 코어에서 절연해야 합니다. 단열재는 기계 내부에서 외부로 열을 전달하는 능력을 제한하는 추가 열 장벽을 구성합니다. 권선 사이와 절연체, 권선 및 고정자 코어 사이에 공극이 있습니다. 이러한 공극은 열 전달을 개선하고 권선 절연을 더욱 개선하는 함침 공정을 사용하여 수지로 채워집니다.

전기 모터 응용 분야는 매우 다양합니다. 응용 프로그램마다 모터 설계에 대한 요구 사항이 다릅니다. 이러한 요구 사항 중 일부는 권선 설계의 영향을 받으며 다음을 포함할 수 있습니다.

• 효율 향상을 위한 고조파 손실 최소화
• 토크 맥동 감소
• 소음 및 진동 감소

동일한 전기적 성능을 달성하기 위해 여러 권선 레이아웃이 가능합니다. 이러한 레이아웃의 선택은 권선 생산에 사용되는 자동화 수준에 크게 영향을 받는 제조 제약 조건에 따라 결정됩니다.

아래 표에는 주요 선택 기준과 함께 가장 일반적인 권선 구성이 나와 있습니다.

기술 요구 사항, 프로세스 복잡성, 자동화 수준 및 비용 간에 강력한 절충안이 필요하다는 것은 분명합니다. 즉, 모터 설계자는 제조 엔지니어링과 긴밀하게 협력하여 최상의 전체 솔루션을 정의해야 합니다.