[베어링 지식 189 ] 3상 모터의 베어링 전식 메커니즘 [1]

3상 인버터 모터의 베어링 전식에 대한 일본 논문을 소개합니다.

 

[ 축전압 발생 메커니즘 연구 ]
" 시뮬레이션과 실측값의 비교에 의한 축전압과 중성점전위의 관계"

 

[ 연구 배경 ]

  

철도차량이나 전기자동차에는 인버터 구동에 의한 모터를 사용한 제품이 증가하고 있음.

그러나 동시에 장기 사용으로 인해 인버터 모터 내부의 베어링의 외륜 내륜에 스파크가 발생 함. 
베어링 내외륜 궤도면에 다양한 베어링 손상에 대한 사례에 대한 전식이 보고 되고 있음. 

이를 전식이라고 하며, 베어링의 수명과 깊은 관련성에 대한 연구가 있음.

 

 모터의 축과 축 주위의 프레이음과의 전위차 '축전압'의 원인에 의한 전식이 발생함.

그러나 실사용 환경에서 이 전위차를 발생시키는 전압원의 메커니즘은 밝혀지지 않음.

유도전동기의 인버터 구동의 경우 권선 내의 전압(중성점 전위)이 " 0 " 가  되지 않는 것으로 보고됨.

이것이 전압의 소스원으로 예측함.

이에 본 연구에서는 중성점 전위를 전압원으로 하여 철심, 프레임, 축, 각각 내부의 저항과 그들 사이에 형성되는 콘덴서로 구성된 모터 내부의 등가회로를 구축하고 해석함.

등가회로를 이용한 시뮬레이션을 통해 축과 프레임과의 전위차(축전압) 발생을 확인함.

실제로 3상 모터의 로터를 움직였을 때의 중성점 전위와 축전압을 구함.

시뮬레이션으로 얻은 결과와 비교함으로써 축전압과 중성점 전위의 관계성을 밝힘.

 

- 중성점 전위를 전압원으로 한 축전압 발생
- 모터 권선의 중성점 전위

유도 전동기의  3상 교류 구동인 경우에는 식 (1)에서 각 상의 전압의 합은 항상 0이며, 중성점전위는 대지전위가 됨.

인버터 구동의 경우에는 Millman"s Theorem 의 정리보다 중성점 전위상은 0가 되지 않고, 각 상의 전압의 평균값을 취함.

그렇기 때문에 전동기 내의 권선에 전위가 발생함.

 

 

Generation of neutral voltage

 

 

Electric parts in motor

 

 

 

볼 베어링 등가회로의 기본 구성 개념