1. 토폴로지 변화로 인한 제조 과제: 방사형 코어와 축형 코어
AFM(Axial Flux Motor)은 자속의 방향을 근본적으로 변경합니다. 제조 시설의 경우 이러한 변화는 기존의 스탬핑 및 라미네이팅 프로세스 흐름을 무효화합니다.
| 특징/치수 | 기존 방사형 자속 코어 | 축방향 플럭스 코어(팬케이크 스타일) | 제조 영향 및 작업 현장 과제 |
|---|---|---|---|
| 자기 회로 | 2D 평면 회로(적층 시트와 평행) | 3D 공간 회로(로터 축에 수직) | 표준 규소강은 축 방향 경로를 따라 높은 저항성을 나타냅니다. SMC 또는 나선형 권선이 필요합니다. |
| 핵심 구조 | 적층 동심 링/슬롯 시트 | 분할된 고정자 톱니/나선형 연속 권선 | 표준 프로그레시브 다이를 사용하여 스탬프를 찍을 수 없습니다. 특수한 와인딩 또는 성형 프레스가 필요합니다. |
| 공차 | 완화된 축 길이 공차 | 평면 끝면 런아웃에 매우 민감함 | 회전자-고정자 마찰을 방지하려면 단면 런아웃을 �0.008mm 이내로 엄격하게 유지해야 합니다. |
| 열 및 손실 | 2D 이방성 열 방출 | 톱니 끝 부분의 높은 와전류; 복잡한 3D 열 흐름 | 통합된 마이크로 채널 또는 고저항 SMC 재료가 필요합니다. |
2. 세 가지 주요 로봇 응용 시나리오에 걸친 핵심 제조 솔루션
A. 높은 토크의 다리 및 고관절: YASA(Yoke-And-Segmented-Armature) 코어
다리 관절은 높은 동적 충격 부하를 견뎌야 하며 막대한 최대 토크(종종 수백 N�m)를 전달해야 합니다.
- 분할된 치형 제작: 고정자는 개별 쐐기 모양의 치형으로 분할되어 고정자 요크를 제거하여 전체 무게를 줄입니다.
- 가변 톱니 폭 권선: 0.1mmC0.2mm 고급 방향성 또는 무방향성 실리콘 강철 스트립을 활용하는 서보 제어 권선 기계는 장력과 인덱싱을 지속적으로 조정하여 코어 패킹 밀도 >98%를 달성합니다.
- 고강도 오버몰딩: 분할된 톱니는 특수 절연 폴리머로 오버몰딩되어 수천 번의 고충격 하중 사이클에서도 절연층이 갈라지거나 박리되지 않도록 합니다.
B. 손재주 및 마이크로 관절: SMC 몰딩 및 코어리스 솔루션
로봇 손의 내부 공간은 밀리미터 단위로 측정되므로 기존의 마이크로 라미네이션은 리벳이나 접착이 불가능합니다.
- SMC 고압 성형: 연자성 복합재(SMC) 재료를 사용하여 복잡한 모따기 및 냉각 홈이 있는 미세 톱니를 800C1000 MPa에서 단일 단계로 압축하여 미세 적층 적층을 완전히 우회합니다.
- 코어리스/PCB 권선: 초박형 팬케이크 모터(예: 총 두께 5mm)의 경우 철심과 구리 배선을 모두 대체하기 위해 다층 PCB 구리 호일 에칭이 사용됩니다.
C. 동심 통합 조인트 모듈: 초박형 나선형 코어
모터와 고조파 감속기가 동심원으로 중첩된 소형 액추에이터 모듈의 경우:
- 얇은 실리콘 강철 스트립은 나선형으로 연속적으로 감겨져 팬케이크 형상을 이룹니다.
- 와인딩 후 코어는 마이크로심 레이저 용접과 표면 연마를 통해 고정되어 전체 축 두께를 10mmC15mm까지 압축합니다.
3. 4가지 핵심 작업 현장 병목 현상 및 실제 엔지니어링 수정 사항
과제 1: 평면 공극 제어 및 마찰 방지(마이크로 레벨 연삭)
축방향 자속 모터의 평면 에어 갭은 일반적으로 0.3mmC0.5mm에 불과하며 막대한 축방향 자기 인력이 작용합니다. 코어 표면에 미세한 수준의 뒤틀림이 있으면 기계적 마찰이 발생합니다.
엔지니어링 솔루션: 와인딩 또는 프레싱 후 어셈블리는 초음파 두께 측정과 함께 정밀 CNC 표면 연삭을 거쳐 평면 런아웃을 0.008mm 이내로 제한합니다. 플래시를 제거하기 위해 치아 끝 부분을 디버링합니다.
과제 2: 3D 이방성 및 고주파수 코어 손실(SMC 통합)
표준 전기강판 적층은 3D 축 자속을 처리할 때 톱니 끝에서 국부적인 자기 포화 및 심각한 와전류 손실로 인해 어려움을 겪습니다.
엔지니어링 솔루션: 연자성 복합재(SMC) 기술 구현. SMC의 각 철 입자는 절연층으로 코팅되어 3D 등방성 자기 특성을 제공합니다. 정밀한 어닐링과 결합된 고압 압축은 고주파수(400Hz+) 코어 손실을 35%C40%까지 줄입니다.
과제 3: 복잡한 톱니 형상의 금형 이형 및 밀도 균일성
사다리꼴 톱니와 냉각 포트가 있는 팬케이크 코어에 SMC 분말을 누르면 배출 중에 밀도 분포가 고르지 않고 미세 균열이 발생하는 경우가 많습니다.
엔지니어링 솔루션: 따뜻한 압축과 함께 멀티 펀치 플로팅 다이 세트를 활용하여 다이 캐비티 전체에 균일한 분말 흐름을 보장합니다. 특수 고분자 윤활제는 코어 밀도 균일성을 99.2%로 높이고 수율을 >95%로 높입니다.
과제 4: 자석 사용량 감소를 위한 치형 토폴로지 최적화(비용 절감)
프레임 크기를 변경하지 않고도 전체 모터 BOM(자재 명세서) 비용을 낮추기 위해 코어 형상을 최적화합니다.
엔지니어링 솔루션: 톱니 끝 토폴로지를 수정하면(Halbach 어레이에 맞게 자속 집중 프로파일 설계) 자기장 활용도가 15% 증가합니다. 이를 통해 모터 설계자는 출력 토크를 유지하면서 값비싼 NdFeB 희토류 자석 사용량을 10%C15%까지 줄일 수 있습니다.
4. 품질관리 및 검사기준
모터 및 조인트 제조업체에 전달되는 모든 축 코어가 엄격한 신뢰성 표준을 충족하도록 보장하기 위해 당사는 다음과 같은 품질 보증 프로토콜을 시행합니다.
- 단면 런아웃 및 평행도: CMM(좌표 측정기)을 사용한 100% 검사; 전체 면 런아웃은 0.01mm 미만으로 유지되어야 합니다.
- 층간 절연 및 Hi-Pot 테스트: 적층간 단락을 방지하기 위해 누설 전류 <1mA로 1분 동안 1500V/50Hz AC 전압을 적용합니다.
- 고주파 코어 손실 측정: 코어 손실 테스터는 400Hz/1.0T에서 특정 손실을 평가합니다. 규정을 준수하지 않는 단위는 즉시 거부됩니다.
- 기계적 접착 및 충격 저항: 분할된 치형 유닛은 2,000주기의 고주파 진동/충격 테스트를 거쳐 미세 균열이나 절연체 박리가 없는지 확인합니다.
유유 회사 소개
YouYou Company는 중국의 고정밀 모터 적층 스택 및 고주파 리액터 코어 전문 제조업체로서 최첨단 정밀 스탬핑, 0.10mm 초박형 자체 접착(Backlack) 적층, Axial Flux 모터 코어 제조(YASA 분할 고정자/나선 권선), SMC(연자성 복합재) 3D 분말 압축을 제공합니다. 우리는 글로벌 OEM 및 Tier 1 공급업체에 3D 자속 최적화 및 신속한 프로토타이핑(마이크로와이어 EDM/SMC 툴링/CNC 표면 연삭)부터 코어 손실 저하가 없고 최대 토크 밀도를 갖춘 대량 자동화 생산에 이르는 엔드투엔드 연자성 솔루션을 제공합니다.
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