일방적 자기 당김: 모터 베어링에 미치는 영향 설명

일방적인 자기 인력이 모터 베어링에 미치는 영향

일방적 자기력은 모터에서 흔히 사용되는 개념으로, 특히 모터 고정자와 회전자 중심의 정렬 불량으로 인해 불균형한 모터 에어 갭에서 발생하는 자기력을 말합니다.

일반적인 수평 모터의 경우에도 공정 편차를 고려하지 않더라도 일방적인 자기 인력의 가능성이 발생할 수 있습니다.

가장 일반적인 이유는 아래 그림과 같이 모터 샤프트 자체의 무게로 인해 발생하는 처짐으로 인해 고정자와 회전자 중심 위아래의 에어 갭이 편차가 발생하기 때문입니다:

이 시점에서 모터의 상부 에어 갭은 𝛅1만큼 증가하고 하부 에어 갭은 같은 양만큼 감소합니다. 모터가 작동 중일 때는 상부 에어 갭과 하부 에어 갭이 동일하지 않으므로 자속 밀도가 달라져 로터에 위아래로 작용하는 자기 인장력이 동일하지 않게 됩니다. 이러한 자기 인력의 차이를 일측 자기 인력이라고 합니다.

실제로 모터 로터 자체는 전체 에어 갭 주변에서 자기 인장력을 경험합니다. 그러나 에어 갭이 일정하면 이 힘의 크기는 원주 방향에서는 같지만 방향이 반대이므로 서로 상쇄됩니다.

수평 모터의 경우 양쪽 끝의 베어링은 모터 로터의 무게(다른 추가 축 방향 및 반경 방향 하중이 없다고 가정)뿐만 아니라 추가 반경 방향 하중(일방적인 자기 인장력)도 지탱해야 합니다.

따라서 엔지니어는 베어링의 수명 검증 계산을 수행할 때 일방향 자기 인장력을 고려하여 모터 베어링의 반경 방향 하중에 통합하여 정확한 선택을 해야 합니다.

모든 수평 모터에 대해 일방적인 인력의 영향을 고려해야 합니까?

위의 분석에서 공정 편차를 고려하지 않더라도 수평 모터에서 일방적인 인장력이 발생할 수 있음을 알 수 있습니다.

그렇다면 모든 수평 모터의 베어링에 대한 수명 검증을 수행할 때 일방적인 자기 인장력의 영향을 고려해야 한다는 결론을 도출할 수 있을까요?

디자인 관점에서:

일방적인 자기 당김의 원인은 모터 샤프트의 구부러짐과 밀접한 관련이 있으며, 이로 인해 에어 갭이 고르지 않게 되고 결과적으로 당김이 발생하게 됩니다. 엔지니어는 구부러지기 쉬운 모터의 경우, 특히 로터의 무게가 상당하거나 가느다란 구조인 경우 이 효과를 간과해서는 안 된다는 점을 인식해야 합니다.

반면에 샤프트 굽힘이 최소화되는 소형 또는 경량 모터의 경우 굽힘으로 인한 일방향 자력은 사실상 무시할 수 있습니다. 따라서 이러한 유형의 모터에 대한 베어링 수명을 확인할 때는 일방적인 자기력을 고려할 필요가 없습니다.

프로세스 및 제조 편차 각도에서:

제조 편차와 공정상의 부정확성에도 불구하고 모터는 여전히 일방적인 자기력을 생성할 수 있습니다. 이러한 불일치의 정도와 위치는 엔지니어가 제어할 수 있는 핵심 영역입니다.

따라서 고르지 않은 에어 갭에 대한 공차 제어가 있고 최대 공차 값으로 인해 로터 무게에 영향을 미칠 만큼 상당한 일방적인 자기 인력이 발생하는 경우 엔지니어는 모터의 베어링 수명을 확인할 때 이 요소를 포함시켜야 합니다. 반대로 당기는 힘이 무시할 수 있는 수준이라면 고려할 필요가 없습니다.