Tag: 회전자 금형설계

동 회전자 주조방안 확립

본 자료는 (주)캐스트맨에서 전동기 동로터 개발을 수행한 자료의 요약자료입니다. 본 자료의 회전자 열유동 해석은 FLOW-3D 제품을 이용하여 해석을 수행하였습니다.

30kW급 동 회전자의 3차원 모델링 및 격자설계 그림이며, 이 3차원 모델링 및 격자를 바탕으로 주조방안설계를 위한 주조해석을 진행하였다.

동 회전자 열/유동해석

아래 그림은 30kW급 동 회전자의 유동해석 결과를 나타낸 그림이다. 산화물 거동 해석 결과 저속층류충진법에 의해 회전자의 엔드링 하단에서부터 슬롯을 거쳐 엔드링 상단까지 기포 및 결함 없이 균일하게 알루미늄 용탕이 충진되는 양상을 확인할 수 있으며, 회전자의 온도 또한 균일하게 분포되어 수축 등의 결함이 없는 것을 예측할 수 있다.

30kW급 동 회전자 금형 설계

위의 유동해석 결과를 바탕으로 3차원 금형 설계를 진행하였다.

30kW급 동 회전자 금형 제작 및 시사출

아래 그림은 금형제착 및 시사출이 완료된 30kW급 동 회전자의 그림이다. 또한, 내부의 기포결함 확인을 위해 엔드링 및 외경 가공을 실시하였다. 아래 그림은 회전자의 엔드링을 2mm 단위로 가공한 결과이며, 아래에는 내부 슬롯의 결함을 확인하기 위해 외경가공을 실시한 그림이다. 그림에서 보는바와 같이 엔드링 및 내부 슬롯 모두에 기포결함은 나타나지 않았으며, 양호한 상태를 나타내고 있다.

3차원 측정기를 사용하여 각 금형 부위를 측정한 결과 회전자에서 중요한 라미네이션 외경부(No. 원2, 원9), 엔드링 외경부(No. 원1, 원8) 및 엔드링 두께(No. 거리2, 거리6)의 치수공차값은 각각 목표치인 ±0.01범위 내에 있어 목표치를 달성한 것으로 나타났다.

전기전도도 측정 결과

30kW급 동 회전자의 전기전도도는 제품 가공 후 한국생산기술연구원에서 전기전도도 시험분석을 의뢰하여, 와전류 방식의 전기전도도 측정기를 이용하였다. 30kW급 알루미늄 회전자의 전기전도도는 평균 101.4%IACS로 목표치인 97%IACS를 만족하는 것으로 나타났다.

충진율 결과

30kW급 동 회전자의 충진율은 시사출된 시제품의 전체 질량에서 코어의 무게를 빼어 구한 동의 질량을 모델링상에서 도출된 동의 질량으로 나눈 후 100을 곱하여 백분율로 산출하였다. 총 5개의 시제품을 측정한 결과, 30kW급 동 회전자의 충진율은 평균 97.43%로 목표치인 95%를 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 회전자 외경부를 기계가공하여 슬롯 내부의 충진 상태를 육안으로 확인한 결과, 미성형 및 기포 등의 결함이 발견되지 않았다.