전기차 모터 절연시스템의 구성요소[에나멜 필름,슬롯 절연지, 층간절연지, 상간절연지, 함침, 포팅]

 

 

 기본적으로 ev모터 절연시스템의 구성요소는 코일에 코팅되는 에나멜필름, 슬롯절연지, 층간절연지, 상간절연지, 함침, 포팅 등이 있다. 내용이 꽤나 복잡하지만 사실 절연지와 코일코팅 그리고 에폭시로 감싼다 정도로 생각하면 되는데 이 이후 모터가 잘 만들어졌는지 테스트하기 위해  절연저항 테스트 ,서지테스트 내전압테스트(누설전류량 측정) 다음과 같은 테스트를 거친다. 오늘은 이에 대해 이야기해 보자

 

에나멜 필름 (Enamel Film)

 

 폴리우레탄, 폴리에스터, 폴리이미드, 에폭시 등의 수지 기반 재료를 통해 코일의 개별 와이어 표면에 코팅한다. 전기적 절연을 제공하여 와이어가 서로 접촉하거나 다른 구성 요소와 접촉할 때 전기적 단락을 방지하는 역할로, 어렵게 생각할 거 없이 와이어끼리 전기가 흐르는 것을 방지하기 위한 절연 시스템이라 생각하면 된다 제조 단계에서 여러 층으로 코팅되어 내구성을 강화와 절연능력 강화를 한다 생각하면 편하다.

 

슬롯 절연지 (Slot Insulation Paper)

출처- NIDE Group 유튜브 캡쳐

 

 폴리에스터 필름, 노멕스(Nomex) 종이, 마이카(Mica) 종이 등을 통해 모터의 슬롯 내부에 삽입하는 시스템으로 코일과 슬롯 벽 사이를 절연하여 코일이 슬롯과 직접 접촉할 때 발생할 수 있는 전기적 단락을 방지한다. 모터 조립 과정에서 슬롯에 삽입되며 자동화 기계들이 이미 완성되어 있다.

 

층간 절연지 (Interlayer Insulation Paper)

출처- Types of Motor Winding Insulation Methods Dreisilker Electric Motors

 

 폴리에스터 필름, 노멕스(Nomex), 폴리이미드 필름 위에 설명한 것과 다를 건 없지만 코일의 각 층 사이에 삽입한다. 코일의 여러 층을 전기적으로 절연하여 층간 단락을 방지합니다. 이는 특히 다층 코일 구조에서 중요한 역할을 하며, 전기적 절연과 열적 안정성을 제공합니다. 코일을 감는 과정에서 각 층 사이에 삽입됩니다.

 

상간 절연지 (Phase-to-Phase Insulation Paper)

An online groundwall and phase-to-phase insulation quality assessment technique for AC-machine stator windings

 

 폴리에스터 필름, 노멕스(Nomex), 마이카(Mica) 종이를 사용하는데 사실 절연지의 재료자체는 같다 모터의 각 상(Phase) 사이에 삽입하는데 위 사진처럼 상간을 구분하기 위해 사용한다고 보면 된다 생각보다 더더욱 중요한 절연시스템으로 위와 같은 구조에서 각 상간의 전기적 단락을 방지하고, 각 상이 독립적으로 작동할 수 있도록 전기적 절연을 제공한다

 

함침 (Infiltration)

출처-중우전기

 함침이란 누설의 원인이 되는 기공내부로부터 잔존 공기를 제거시키고 액(통칭 함침액)을 주입, 침투시켜 기공 내부를 메워주는 일련의 작업이라 생각하면 되겠다. 어려워 보이지만 그냥 잔존공기를 제거하고 좀 더 완성도 높게 만드는 작업이라 보시면 되겠다,  에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 실리콘 수지로 하는 작업으로 코일 전체를 함침 재료로 처리한다 코일 내부와 외부의 절연성을 높이고, 기계적 강도를 강화하며, 열 전도성을 향상하는 작업으로. 코일을 함침 재료에 담그거나 함침 재료를 주입하여 처리합니다. 이는 코일의 전체적인 절연 성능을 높이고, 기계적 안정성을 증가시킨다.

 

포팅 (Potting)

출처- DEMAK Group 유튜브 캡쳐

 모터의 마무리 작업이라 생각하면 편하다. 에폭시, 폴리우레탄, 실리콘등으로 모터의 구성을 완전히 밀봉하는 과정이라 생각하자 모터 내부 구성 요소를 외부 환경(습기, 먼지, 화학 물질 등)으로부터 보호하고, 전기적 절연과 기계적 강도를 강화한다. 실제로 현대차 모터를 뜯어보는 영상을 보면 포팅을 해둔 것을 볼 수 있는데,는 모터 내부의 모든 구성 요소를 덮어 밀봉하여, 습기와 먼지 및 기계적 충격으로부터 보호하는 역할을 한다.