전기 모터 및 모터 구성품의 전기적 그리고 기능적 시험 방안
전기 모터는 전례 없는 전세계적인 성장 추세를 경험하고 있다. 자동차 분야에서 대규모로 그리고 이처럼 신속히 진행되는 확산은 제조업체와 최종 사용자 모두에게 모터의 구성 요소 신뢰성에 대한 높은 기대를 유발하며, 이는 생산 체인을 따라 품질 및 프로세스 제어 요건에 영향을 미칩니다.
전기 모터의 고도의 신뢰성에 대한 관심이 날로 증대함에 따라 고품질 표준으로의 생산 전환이 촉진되고 있습니다.
새로운 기술로 새로운 시대를 맞이 합니다
거의 70년 동안, 마르포스의 임무는 생산 공정에서 품질 관리를 보장하기 위해 고객과 나란히 일해왔습니다. 다양한 기술과 제품을 사용할 수 있고 전세계적으로 널리 알려진 덕분에 마르포스는 OEM업체, 1차, 2차 협력업체 및 자동차 업계에서 활동하는 공작기계 제조업체 등에게 이상적인 파트너였습니다.
현재 - 전기 구동에 의한 이동성(e-mobility)으로의 전환과 같은 큰 변화의 시기에 마르포스는 자동차 시장이 e-mobility 시대의 새로운 도전에 직면할 수 있도록 강력한 기준을 유지하는 것을 목표로 하고 있습니다.
마르포스 e.d.c: 부분 방전 검사
2020년 7월, e.d.c.사의 인수에 힘입어 마르포스는 고객에게 전기 모터와 전기 모터의 구성 요소에대하여 생산 및 실험실 환경 모두에 적용 가능한 광범위한 맞춤형 시험 솔루션을 제공할 수 있게 되었습니다.
e.d.c.사의 강점은 부분 방전 측정 기술의 높은 전문성에 기인합니다. 20년 이상의 경험과 전 세계에 8,000개 이상 설치된 측정 시스템이 이를 웅변합니다. e.d.c.사는 Hi-Pot(고전압 시험), Surge시험과 같은 표준 시험과 달리, 100% 결함을 식별하며 잠재된 결함도 식별할 수 있는 기술을 개발하였습니다.
부분 방전 측정 기술을 사용하면 짧은 작동 시간이라도 전자 모터에서 고장을 발생시킬 수 있는 모든 잠재적 결함을 감지할 수 있습니다. 이는 전기 자동차의 경우처럼 인버터로 구동되는 전기 모터에 더욱 일어날 가능성이 많으며, 이처럼 불가피한 전압 오버슈팅으로 인해 모터 권선에 더 많은 응력을 유발하는 경우입니다.
표준 전기 시험으로는 모든 유형의 고장을 식별하기에 충분하지 않습니다. 많은 결함은 부분 방전을 발생시키며, 부분 방전은 부분 방전 시험을 통해서만 식별할 수 있습니다. 이는 표준 시험을 대체하는 것이 아니라 추가로 수행하여야 한다.
대표적인 사례를 들면, 권선의 와이어가 고정자의 스택에 닿을 때 발생하는 일반적인 결함의 예입니다. 와이어가 스택과 접촉하면서 에나멜 막이 긁힌 경우는 표준 AC Hi-POT 시험에서도 고장을 식별할 수 있습니다. 그러나 일반적으로 전선이 잘 절연된 경우 AC Hi-POT 시험 중에 인가되는 전압은 상당히 높더라도 나머지 절연 부위를 파손하기에 충분하지 않을 수 있어 이러한 고장을 식별하지 못할 수 있습니다. AC Hi-POT 유전 강도 시험과 동시에 수행되는 부분 방전 기술로 이를 측정하면, 이러한 결함은 100% 항상 식별되고 걸러지게 됩니다.
모터 사용시 발생하는 지속적인 부분 방전의 결과로는 절연 부위의 기능 부분이 점진적으로 약해지면서 지속적으로 절연 기능이 손상되어 전기 모터의 완전 고장으로 이어집니다. 그렇기 때문에 작동 중인 상태에서 전기 모터에는 부분 방전이 있어서는 안되며, e.d.c사의 부분 방전 시험 기술이 자동차 제조업체뿐만 아니라 1차 전문 공급업체에서도 매우 중요합니다.
모터 시험에서의 마르포스 해법
모터 시험은 모터 내부의 잠재적인 추세를 식별하는 장비를 사용하여 전기 모터의 무결성을 점검하기 위한 것입니다.
모터 시험의 주요 목표는 잠재적 문제를 드러내고 절연, 와이어 손상 및 전류 누출과 같은 정적인 매개 변수 뿐만 아니라 back EMF(역기전력), NVH(소음, 진동, 가혹성), 속도 및 토크 다이어그램, 3상 단락, 코깅, 토크리플 등과 같은 보다 역동적인 매개 변수를 평가하여 불필요한 고장 및 잠재적인 문제를 사전에 방지하는 것입니다.
e.d.c. 제품을 통해 마르포스는 모든 유형의 전기 모터, 인라인 및 오프라인 애플리케이션, 실험실 분석 및 특성화에 대한 기능 시험 및 라인용 최종 검사 시험을 전담하는 완벽한 범위의 솔루션을 제공합니다.
마르포스는 다음과 같은 전기 모터 및 그 구성 요소의 개발 및 생산의 모든 단계에서 모든 전기적 시험 및 절연 문제 탐지를 위한 고객 맞춤형 인라인 및 오프라인 솔루션을 제공합니다:
- 부분 방전 측정을 포함하는 생산 라인(권선 또는 헤어핀)용 고정자 시험용
- 모든 종류의 회전자(영구 자석형, 농형 케이지, 권선형 포함)에 대한 회전자 시험용
- 생산용 자동 EoL(End of Line) 모터 테스터(부하/무부하 시험 포함), 모터 부하 시험용 다이나모 시험계 및 실험실용 수명 시뮬레이션 사이클용,
- 실험실용 첨단 권선용 및 단열 품질 분석기 등
고정자의 품질 관리
고정자의 품질관리는 생산 공정 체인 전공정을 따라 다양한 전기적 특성을 확인하는 것을 의미한다. 특히 생산 공정의 여러 단계에서 수행된 부분 방전 측정을 통한 절연 시험은 구성부품의 품질 및 신뢰성을 평가하는데 있어 핵심적인 작업을 나타낸다.
회전자의 기능 제어
회전자의 기능 제어는 채택된 전기 모터의 유형에 따라 달라지며, 따라서 회전자의 구성에 따라 달라진다. 농형 케이지 회전자의 경우 품질 관리를 수동으로 수행하거나, 완전 자동 시험 스테이션(in-line통합의 목적)으로 수행하며, 이 시험 스테이션의 목적은 다음과 같은, 재료의 단절, 다공성, 엔드링과의 연결부의 결함, 기하학적 및 형상 오류 등과 같은 케이지의 다이캐스트 바 내부의 결함을 식별하는 것이다.
영구 자석 회전자의 경우 FFT 분석을 통해 back EMF(역기전력) 시험을 수행하는 데 수동 벤치 또는 자동 스테이션을 사용합니다.
기능 시험의 라인용 최종(EoL) 검사
최종(End-of-Line) 기능 검사는 완전히 조립된 전기 모터의 품질 관리를 위한 핵심 작동을 나타내며, 제조 공정 최종 완성 직전에 제품의 전반적인 기능을 점검합니다.
기능 점검을 수행하는 방법은 시험 스테이션의 용도, 제품 개발 및 프로세스 설정 단계 중 실험실에서의 분석 활동 결과 또는 조립 라인 최종 단계에서 100% 품질 관리 등의 지침에 따라 다를 수 있다.
생선에서 전기 모터의 완벽한 품질관리 는 조립 작업중 절연 상태를 훼손하지 않았는지 확인하기 위한 절연 시험과 진동(NVH 시험), FFT 분석을 통한 동적 또는 수동적인 back EMF(역기전력) 측정, 마모와 철손실 (friction and iron loss), 영점 Resolver 위치점 등과 같은 일련의 기능 시험을 포함한다.