축방향 자속 모터의 평면 스테이터, 방열은 쉽지만 밀봉은 어렵다

Q: 축방향 자속 모터의 평면 스테이터, 방열은 쉽지만 밀봉은 어렵다

스테이터 권선이 평면 원판 위에 노출되어 방열 경로가 짧아 오일 냉각, 수냉 모두 직접 적용 가능하다. 하지만 대구경 평면 씰은 고저온 순환에서 누수가 더 쉬워 밀봉 공정 요구가 더 높다.

축방향 자속 모터의 방열은 본래 조금 유리하다. 방사형 모터의 열은 먼저 슬롯 절연과 스테이터 철심을 지나 바깥의 워터 재킷으로 전달되어 열저항이 적지 않다. 축방향 자속 모터의 스테이터 권선은 평면 원판 위에 노출되어 있어 냉각 매질이 권선 표면에 직접 분사되거나 바짝 붙은 수냉 플레이트를 만들 수 있어 경로가 짧고 효율이 높다.

오일 냉각, 직접 접촉식 수냉은 이러한 모터에서 모두 통하며, 그것은 출력 밀도를 높게 설계할 수 있는 자신감의 하나이기도 하다. 방사형 모터가 하우징 둘레로 냉각 유로를 도는 것과 달리, 축방향 자속 모터는 권선을 냉각 매질에 직접 담글 수 있어 열교환 효율이 한 단계 높다. 열이 빠져나가야 고토크로 인한 발열을 억제할 수 있으며, 그렇지 않으면 아무리 성능이 좋은 모터라도 잠시 돌리면 출력을 낮춰야 한다.

축방향 자속 모터 완성품 개략도 Schematic of Complete Axial-Flux Motor

하지만 평면 구조는 또 다른 난제인 밀봉을 가져온다. 대구경 평면 씰은 고저온 순환과 하우징 미세 변형을 견뎌야 해 원통형 모터의 소구경 밀봉보다 누수가 쉽다. 온도가 순환하면 씰과 하우징이 함께 팽창 수축하여 틈새가 생기고, 냉각수가 새어 나오면 권선 절연을 직접 위협한다.

스테이터와 로터 부분 구조 Partial Structure of Stator and Rotor

따라서 고급 방안에서, 밀봉 홈은 흔히 이중 밀봉 구조로 만들고 재질도 내유·내불소 특수 고무를 써서, 두 겹 방어선으로 누유 위험을 최소로 누른다. 방열과 밀봉, 하나는 앞으로 돌진하고 하나는 뒤를 받쳐야 한다. 지우주는 관련 생산 라인에서 밀봉면의 평면도, 조립 토크를 아주 까다롭게 본다—냉각수가 한번 새어 들어가면 아무리 좋은 방열 설계도 허사다. 이런 모터는 출력이 클수록, 오일 냉각 방향으로 갈수록, 밀봉이라는 공정의 비중이 더 무거워진다. 한마디로, 방열은 그것에 고출력 밀도의 자신감을 주고, 밀봉은 그 자신감이 얼마나 오래 가느냐를 결정한다.

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