Nano-composite를 이용한 환선 및 전동기 응용에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 비교적 질량이 가벼운 나노입자를 고점도형 바니시에 균일하게 분산하기 위해서는 나노입자를 바니시 내에서 바로 합성하여 별도의 분산이 필요치 않은 일체형 구조의 에나멜 와이어 코팅 용약을 제조하거나, 나노입자의 분산 특성 향상을 위한 분산시켜 내서지성을 향상시킨 에나멜을 이용하여 고압용 전동기를 설계하고 제작하여 이의 전기적 특성을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 바니쉬에 실제 나노입자를 분산하여 내서지성 에나멜 와이어 코팅을 위한 무기입자-고분자 nano- composite 코팅액을 합성하였다. 합성된 코팅액을 이용하여 2차에 걸쳐 상용 에나멜 와이어 코팅 공정에 따라 와이어 코팅을 실시하였으며 자기경 검사를 통해 시제품으로서의 적용 가능성을 확인하였다. 2. 내서지성 환선을 적용한 전동기의 전자계를 해석하여 Nano- composite를 적용한 환선은 절연파괴내력이 우수하고 도체의 저항이 큰 것으로 보아 권선에 흐르는 전류가 변화한 것을 전동기 모델링으로부터 확인하였다. 3. 제조된 Nano-composite 코일을 이용하여 내서지성 삼상 유도 전동기를 제작하였다. 일반 전동기보다 전기적, 자기적, 기계적으로 손실을 극소화하여 효율이 향상되었고 손실 저감으로 온도상승이 낮아 절연수명의 연장으로 장수명 전동기를 개발할 수 있었다. 내서지 및 절연내력 특성이 향상되어 전기적 신뢰성이 우수함을 확인하였다. 4. 무부하 상태에서 토크조절 다이얼을 서서히 돌리면서 부하 토크를 증가시켜 전동기가 구속되기 직전의 토크와 속도를 측정하였다. 또한, 구속 상태에서 토크와 전류를 측정하여 기계적 계측 모듈의 6-위치 스위치를 3-위치로 한 후, 속도 조절 다이얼을 서서히 돌려 속도를 줄이면서 토크를 관측하여 최대 토크를 측정하고 이때의 속도를 측정하여 Y-D의 결과와 비교하여 효율이 향상됨을 확인하였다.

이러한 결과로부터 상용 코팅액의 성능을 확보하면서도 고온 절연파괴를 효과적으로 제어할 수 있는 새로운 nano-composite 절연재료의 제조가 가능할 것으로 판단된다. 전동기 수명평가 개발을 통하여 전동기 신뢰성도모와 수명평가의 기초자료 등에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.