고전압 플랫폼에서의 구동 모터 절연 검출 및 평가 기술 논의 [전기 구동 시스템 컨퍼런스]

6월 21일, SMM정보기술유한공사, 후난훙왕신소재기술유한공사, 루싱구 인민정부, 국가급 러우디 경제기술개발구가 공동 주최한 에서, 상하이전기기술연구소(그룹)유한회사 교통에너지사업부/기술개발부 왕솽찬 기술이사가 “고전압 플랫폼에서 구동 모터 절연 검출 및 평가 기술에 관한 고찰”이라는 주제로 발표했다.

고전압 플랫폼에서의 구동 모터 절연 특성

1-절연의 스트레스와 특성

절연 시스템이 받는 스트레스: 열적 스트레스, 전기적 스트레스, 환경 스트레스.

절연 검출 및 평가에 관한 표준 동향

2-표준 동향: 개발 연혁

2017: 단체 표준 “신에너지 차량용 구동 모터 절연 구조 기술 요구 사항”이 시작되었다.

2018: 오일 적합성, 원형 와이어의 고주파 충격 저항성, 절연 구조의 내열성, 전압 내구성에 관한 일련의 연구 및 검증 시험이 실시되었다.

2019: “신에너지 차량용 구동 모터 절연 구조 기술 요구 사항” 2019년판이 발표되었다.

2022: 급속한 기술 발전, 특히 플랫 와이어 절연 구조의 신속한 적용에 따라 “신에너지 차량용 구동 모터 절연 구조 기술 사양”이 개정되었다.

2023: 플랫 와이어 절연 구조의 오일 적합성, 원형 와이어의 고주파 충격 저항성, 절연 구조의 내열성, 전압 내구성에 관한 일련의 연구 및 검증 시험을 실시하여 2023년판이 마련되었다.

2025: “신에너지 차량용 구동 모터 절연 구조 기술 사양”에 대한 국가 표준 GB/T가 시작되었다.

2-표준 동향: 표준 체계

“신에너지 차량용 구동 모터 절연 구조 기술 사양”에 대한 GB/T 국가 표준을 소개했다.

2-표준 동향: 마그넷 와이어에 대한 기술 요구 사항

2-표준 동향: 절연 구성 재료에 대한 기술 요구 사항

절연 구성 재료, 절연 구조 등을 상술했다.

2-표준 역학: 절연 부품의 내유성 기술 요건

• 절연 구조의 내유성 시험 후, 외관에 눈에 띄는 손상이 없어야 합니다.

• 모델 코일의 경우:

권선과 접지 간, 상간 및 턴간 절연 저항이 20 MΩ 미만이어서는 안 됩니다.

권선과 접지 간, 상간 및 턴간 부분 방전 개시 전압(PDIV)이 초기값의 50% 미만이어서는 안 됩니다.

권선은 접지, 상간 및 턴간에 대해 표 7에 명시된 내전압 시험을 통과해야 합니다.

• 실제 고정자 권선의 경우:

권선의 접지 간 절연 저항이 20 MΩ 미만이어서는 안 됩니다.

권선의 접지 간 부분 방전 개시 전압(PDIV)이 초기값의 50% 미만이어서는 안 되며, 상간 및 턴간 반복 부분 방전 개시 전압(RPDIV)이 초기값의 50% 미만이어서는 안 됩니다.

권선의 접지 간은 표 7에 명시된 내전압 시험을 통과해야 합니다. 권선의 턴간 임펄스 시험 중 측정된 기준 권선과 시험 권선의 감쇠 진동 파형에 유의미한 차이가 없어야 합니다.

절연 검출 및 평가의 핵심 사항 논의

3-마그넷 와이어 시험 방법

Ø 에나멜 원형 구리선: GB/T 4074.7-2009의 5.1.1항 규정에 따라 “연선쌍” 형태로 준비합니다.

Ø 에나멜 각형 구리선: GB/T 4074.7-2009의 5.1.2항 규정에 따라 “백투백” 형태로 준비합니다. 시료 전체 길이의 1%를 초과하지 않는 신장으로 곧게 펴고, 180 ℃ 이상을 장기간 견딜 수 있는 고온 바인딩 와이어로 단단히 묶어 두 선이 밀착되도록 합니다. “백투백” 직선 부분의 길이는 150 mm입니다. 내유성 시험이 관련된 경우, 바인딩 와이어도 변속기 오일에 내성이 있어야 합니다.

3-오일 적합성 시험 방법

► 밀폐 용기 준비

밀폐 튜브를 다음과 같이 준비합니다:

a) 밀폐 튜브 세척

b) 밀폐 튜브 건조: (105±2) ℃ 오븐에서 1시간 동안 건조합니다.

c) 시료/시험편 배치

d) 시료 건조: 밀봉관에 시료를 넣은 후, (105±2) ℃로 유지되는 오븐에서 1시간 건조합니다.

e) 변속기 오일/물 혼합물의 샘플링 방법: 일회용 피펫을 사용하여 혼합된 변속기 오일/물 혼합물(상층, 중층, 하층)을 채취합니다.

f) 변속기 오일/물 혼합물 제조: 먼저 오일의 초기 수분 부피 함량을 측정하고, 초기 수분 부피 함량에 따라 적절량의 탈이온수를 첨가한 후 고속 전단 혼합기를 사용하여 변속기 오일/물 혼합물을 균일하게 혼합합니다. 권장 파라미터는 9,000~10,000 r/min이며, 교반 시간은 5분 이상으로 합니다.

일회용 피펫을 사용하여 혼합된 변속기 오일/물 혼합물(상층, 중층, 하층)을 채취하고, ASTM D6304-20:2020의 절차 B에 따라 수분 증발 장치를 이용한 간접 적정법으로 변속기 오일/물 혼합물의 수분 함량을 측정합니다. 부피 함량 허용 오차는 (2,000±100) ppm 범위 내여야 합니다.

a) 혼합물 주입: 시험편이 담긴 밀봉관이 상온으로 냉각된 후, 밀봉관 내벽을 따라 변속기 오일과 탈이온수의 혼합물을 천천히 주입합니다. 혼합물 주입량은 밀폐 용기 내부 치수 높이의 75%로 하는 것이 권장됩니다.

b) 밀봉관 설치

개스킷과 밀봉 덮개를 놓고 너트와 볼트로 밀봉 덮개를 고정합니다. 너트와 볼트를 조일 때 한 번에 완전히 조이지 마십시오. 대신 "대각선" 조임 방식을 사용하여 시험 중 밀봉관이 완전히 밀봉되도록 합니다. 밀폐 용기 1과 밀폐 용기 2의 조임 토크는 60 N·m, 밀폐 용기 3의 조임 토크는 100 N·m로 합니다.

Ø 노출 시간은 밀폐 용기를 항온 챔버에 넣은 순간부터 계산됩니다.

Ø 경험상 밀폐 용기 내부 오일 온도와 오일 레벨 아래 외벽 온도 간에는 거의 차이가 없습니다. 모니터링 지점은 오일 레벨과 밀폐 용기 바닥 사이 중간 지점의 외벽에 배치해야 합니다.

Ø 시험편의 질량이 큰 경우(예: 100 kg 이상) 천이 시간 t2는 10분 이내로 적절히 연장할 수 있다.

3-내열성 평가 시험 방법

Ø 최저 열화 온도에서의 평균 수명은 절연 구조 설계 수명의 25% 이상이어야 하며, 2500시간 미만이어서는 안 된다. 최고 온도에서는 평균 수명이 최소 100시간에 도달해야 한다.

Ø 온도 차 간격은 20 K 이상이어야 한다. 4개 이상의 열화 온도 지점으로 시험할 경우 20 K 미만의 온도 차 간격을 사용할 수 있다. 최고 온도에서는 평균 수명이 최소 100시간 이상이어야 한다.

Ø 외삽에 의한 오차를 줄이기 위해 최저 열화 온도와 외삽 온도의 차이는 25 K 이하이어야 한다. 25 K를 초과할 경우 보고서에 명시해야 한다.

Ø 예상 등급 온도에 대해 각 열화 온도별 서브사이클 길이를 적절히 선택하여 평균 수명이 약 10사이클이 되도록 권장한다.

3-종류 I 및 종류 II 절연 구조

► 절연 구조가 종류 I입니까, 종류 II입니까?

종류 I: 절연 구조의 운전 수명 동안 및 지정된 조건에서 부분 방전을 견디지 않는다. 종류 II: 절연 구조의 일부가 전체 운전 수명 동안 부분 방전을 견딘다. 운전 중 부분 방전 발생이 핵심 요소이다.

► 부분 방전 및 전압 내구성

부분 방전: 도체 간 절연의 일부분에서만 발생하는 방전 현상. 방전 위치는 도체에 매우 가깝거나 도체 바로 근처가 아닐 수도 있다.

전압 내구성: 고체 절연 재료 및 시스템이 전압을 견디는 능력. (전기적 수명/전압 내구성).

3-종류 I 절연 구조 식별 시험 방법

종류 I 전기 절연 구조의 식별에 대해 상술한다.

2-표준 동향: 종류 II 절연 구조 인증 시험 방법

전자 제어 PWM 파라미터 변화의 추세와 구동 모터 절연에 미치는 영향

절연 구조 인증을 위한 시험 절차에 대해서도 상술한다.

절연 검출 및 평가의 핵심 포인트에 대한 논의

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