전기강판 적용 모델

(a) 전기강판 Stator 코어 적층

(b) 절연 및 권선 와인딩

(c) 회전자 Ass’y 및 전동기 Ass’y

그림 5-2 전기강판 적용 모델 시작기 제작 사진 Fig. 5-2 Manufactured electrical steel core model

전동기 실험에 앞서, 전동기가 설계도면을 잘 반영하여 정확하게 제작되었는지 판단할 필요가 있다. 보통 고정자, 회전자 및 영구자석의 형상의 치수 측정, 권선 저항 측정, 역기전력 측정을 통해 판단한다. 제작된 코어의 형상 치수는 측정하 기가 어렵기 때문에 코어의 중량을 측정하여 대체하였다.

제작된 전기강판 Stator 코어의 중량은 412.4[g]으로 측정되었고 설계치와의 오 차율은 0.5[%]임을 확인하였다. 따라서 설계도면이 잘 반영되어 코어가 제작되었 다.

저항 측정은 권선의 턴 수, 및 선경 등이 정확하게 제작이 되었는지를 확인할 수 있다. 권선저항은 AGILENT社 E4980A 멀티미터를 이용하여 각 선간저항을 측정하였다. 권선저항 측정 결과를 표 5-1에 나타내었다. 권선은 Y결선이므로 상 저항은 선간 저항의 절반에 해당된다. 표 5-1에서 보는 바와 같이 각 선간 저항 들이 거의 유사함을 확인할 수 있다. 또한 설계치와의 오차율은 4.4[%]임을 확인 할 수 있었다. 일반적으로 권선저항은 설계치와의 오차율이 약 5[%] 범위 안에 있으면 제작이 잘 되었다고 할 수 있다. 저항의 오차는 저항측정 장비, 엔드 턴 및 리드선의 길이 등의 제작 및 계산 오차, 선경, 권선을 와인딩 할 때의 텐션 등으로 발생할 수 있다.

역기전력의 크기 및 파형 측정은 전동기의 형상, 영구자석 등급, 권선의 턴 수 등이 정확하게 제작이 되었는지를 확인할 수 있다. 따라서 측정치와 설계치의 오 차율이 작을수록 제작이 잘 되었다고 볼 수 있다. 역기전력의 오차는 오실로스코 프, 프로브 등의 측정 장비의 오차, 영구자석의 등급 및 형상의 오차 등으로 발 생할 수 있다.

표 5-1 전기강판 적용 모델의 권선저항 측정 결과

Table 5-1 Measurement of winding resistance of electrical steel core model

U-V V-W W-U

Measured value [ohm] 0.390 0.389 0.391 Design value [ohm] 0.408

전기강판 적용 모델의 무부하 역기전력을 측정하기 위해 전동기의 단자를 오 픈시키고 다이나모메터(Dynamometer)를 이용하여 측정하고자 하는 속도로 전동 기를 회전시켰다. 제작된 전동기는 중성선을 별도로 인출하지 않아 상 역기전력 의 측정을 위해 각 단자에 큰 저항을 연결하여 측정하였다.

무부하 역기전력은 전동기의 정격속도에서 측정하는 것이 일반적이지만 본 연 구에서 설계된 전동기와 같이 정격속도가 고속인 경우에는 역기전력 상수에 의 해 정격속도에서의 무부하 역기전력을 계산할 수 있다.

본 연구에서 역기전력은 1000[rpm]에서 측정되었다. 표 5-2에 전기강판 적용 모델의 역기전력 측정치와 해석치를 나타내었다. 표 5-2에서 보는 바와 같이 1000[rpm]에서의 역기전력은 측정치와 해석치가 거의 유사하였다. 이 때 오차율 은 0.67[%]임을 확인하였다. 그림 5-3에 전기강판 적용 모델의 역기전력 측정 및 해석 결과 파형을 나타내었다.

표 5-2 전기강판 적용 모델의 역기전력 측정 결과와 해석 결과 Table 5-2 Measured Back EMF and analysis results of

electrical steel core model

Measurement 3-D FEM

1,000[rpm] Ke[Vrms/rpm] 25,000[rpm] 1,000[rpm] 25,000[rpm]

U-phase 1.923 0.001923 48.075 1.885 47.137 V-phase 1.882 0.001882 47.050 1.886 47.171 W-phase 1.886 0.001886 47.150 1.882 47.054

(a) 역기전력 측정 파형

0 60 120 180 240 300 360

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3

4 U Phase V Phase W Phase

Back EMF (V)

Electrical angle (deg) (b) 역기전력 해석 파형

그림 5-3 전기강판 적용 모델의 역기전력 측정 파형과 해석 결과 파형 Fig. 5-3 Measured Back EMF waveforms and analysis waveforms of

electrical steel core model