고블린 380용 모터 권선에 대한 글

|

안녕하세요.


이번에 고블린 380 모터를 뭘 쓸까 생각하다가, 이래저래 검색하면서 알게 된 내용을 남겨봅니다.


어릴 때 사륜 구동 미니카에 들어가던 모터를 중, 소위 "블랙모터"라는 굉장한 출력의 모터를 분해해 보면, 아주 굵은 코일과 강력한 자석을 사용하고 있습니다.(자석은 논외로..)


아시다시피, 코일이 굵으면 전류를 많이 흘릴 수 있고 또한 강력한 자기장을 만들 수 있습니다.


그래서 헬기 모터도 굵은 코일을 쓰는 것이 좋지 않을까? 라고 생각하게 되었습니다.


요즘 헬기 모터는 대체로 굵은 한 개의 코일을 쓰기 보다는, 가느다란 코일을 여러개를 겹쳐서 사용합니다.


결국, "굵은 한개의 권선" VS "가느다란 여러개를 겹친 권선" 중 어느 것이 좋을까? 이것이 궁금하였습니다.


저는 전류가 도선 표면적에 지배적인 영향을 받는다고 알고 있었으나, 실제로는 단면적이라고 합니다.


예를 들면 전선 규격인 AWG의 허용 전류를 참고해 보시면 표면적이 아닌 단면적에 상관이 있음을 알 수 있습니다.


따라서 전류가 흐르는 에나멜 선의 단면적이 큰 모터가 출력이 큰 모터라 할 수 있습니다.


(사진은 예시입니다)

왼쪽처럼 가느다란 에나멜선을 여러겹 겹쳐 한 개의 권선을 만드는 경우(380용) : 스콜피온(데빌) 모터, KDE 모터등등 많음.

오른쪽처럼 굵은 에나멜선 한 가닥을 한 개의 권선으로 사용하는 경우(380용) : 엑스노바 타렉 버전, 콘트로닉, 스콜피온 리미티드 에디션(380용 아님) 등 소수.



여러 사이트를 눈팅한 결과,


다수의 가느다란 에나멜 선을 겹친 권선(이하 멀티 스트랜드)은, 결코 한 개의 굵은 에나멜 선(싱글 스트랜드)을 사용한 권선보다 많은 단면적을 확보하지 못한다 라고 합니다.


멀티 스트랜드 제품이 대다수인 스콜피온에서, 소수 리미티드 에디션으로 나오는 모터를 보면 싱글 스트랜드이고, 그러한 이유가 최대 단면적을 확보하기 위해서라고 합니다.


380모터 중, 멀티 스트랜드인 스콜피온 3020모터의 스테이터를 보면 빽빽히 감긴 것처럼 보여도, 엑스노바 타렉 버전처럼 싱글 스트랜드를 쓴 모터가 구리 단면적은 더 큽니다(턴 수 동일 조건). 또한 냉각에서 싱글 스트랜드는 장점이 있습니다.


(사진은 예시입니다)

왼쪽처럼 가느다란 에나멜선을 여러겹 겹쳐 한 개의 권선을 만드는 경우(380용) : 스콜피온(데빌) 모터, KDE 모터등등 많음.

오른쪽처럼 굵은 에나멜선 한 가닥을 한 개의 권선으로 사용하는 경우(380용) : 엑스노바 타렉 버전, 콘트로닉, 스콜피온 리미티드 에디션(380용 아님) 등 소수.



여러 사이트를 눈팅한 결과,


다수의 가느다란 에나멜 선을 겹친 권선(이하 멀티 스트랜드)은, 결코 한 개의 굵은 에나멜 선(싱글 스트랜드)을 사용한 권선보다 많은 단면적을 확보하지 못한다 라고 합니다.


멀티 스트랜드 제품이 대다수인 스콜피온에서, 소수 리미티드 에디션으로 나오는 모터를 보면 싱글 스트랜드이고, 그러한 이유가 최대 단면적을 확보하기 위해서라고 합니다.


380모터 중, 멀티 스트랜드인 스콜피온 3020모터의 스테이터를 보면 빽빽히 감긴 것처럼 보여도, 엑스노바 타렉 버전처럼 싱글 스트랜드를 쓴 모터가 구리 단면적은 더 큽니다(턴 수 동일 조건). 또한 냉각에서 싱글 스트랜어느 사이트의 시뮬레이션 결과인데, 설명이 쉬울 것 같아 가져왔습니다.


그림은 모터의 스테이터 사이에 에나멜 선을 채워넣은 모습입니다.


왼쪽부터 오른쪽으로 갈 수록 코일의 직경은 굵어집니다.


맨 왼쪽으로부터 .1mm, .5mm, .9mm의 도선으로 실험을 했고,


세번째 줄의 je는 한 가닥의 구리도선의 단면적, 네번째 줄의 je는 절연체(에나멜)의 단면적 입니다.


다섯번째 줄은 구리 도선의 총면적이고, 여섯번째 줄은 절연체(에나멜)의 총면적입니다.


왼쪽부터 구리 도선과 절연체의 총면적을 비교해 보면

       (구리):(절연체)

.1mm, 21.5 : 9.45

.5mm, 26.26 : 2.14

.9mm, 26.76 : 1.76

이므로, 도선이 굵어질수록 공극이 눈에 띌 정도로 보임에도 구리 면적과 그 비가 더 큰 것을 알 수 있습니다.


공극은 또한 냉각면에서 유리하게 작용할 수 있습니다.




결론적으로 싱글 스트랜드 모터가 출력에서 우월함에도, 멀티 스트랜드가 대다수인 이유는,


싱글 스트랜드는 Kv 조절이 어렵고, 라인업을 여러가지 갖추기 어렵고(드론 모터등등), 제작상의 난점 때문이라고 합니다.


사용자 입장에서 RC는 "취미"이지만, 제조사 입장에서는 "비지니스"입니다.



멀티 스트랜드 역시 단점만이 있는 것이 아닙니다.

(드론 모터는 싱글 스트랜드를 쓰지 않습니다. 아니, 못 쓰는 것이지요)


멀티 스트랜드는 skin effect(eddy current)로부터 좀 더 자유로울 수 있기 때문에,


높은 동작 주파수를 사용할 수 있고, 상대적으로 좋은 효율을 유지할 수 있습니다.


혹자는 헬기 모터의 싱글 스트랜드 정도 굵기(엑스노바 타렉 버전의 경우 1.5mm)는 skin effect가 별 신경쓸 것이 아니라고 하나,


싱글 스트랜드를 쓰는 콘트로닉의 어떤 모터와 특정 변속기 조합에서 이 문제로 timing을 변경하여 쓸 것을 제조사에서 발표하는 것 보면, 꼭 그런 것만도 아닌 것 같습니다. 특히 동작 주파수가 올라가면..




고블린 380용 모터에서 싱글 스트랜드를 쓰는 모터는 엑스노바 타렉 버전과 콘트로닉 모터를 실제로 보았는데,


엑스노바 타렉 버전이 코일 감김이 핸드 메이드라 그런지 훨씬 깔끔했습니다. 콘트로닉은 기계로 감고 때때로 감다가 기계에 찍힌(?) 흔적이 코일에 있는 경우가 있다고 합니다.


제 생각에 콘트로닉의 최대의 단점(?)은 독특한 소음.. 입니다. 휘파람 쎄게 부는 듯 한...


콘트로닉은 독특하게 14개의 자석을 가지고 있습니다. 고블린 380용 모터는 대부분 12개의 코일이 감긴 극과 10개의 자석(pole)을 가지고 있습니다.


멀티 스트랜드 모터는 스콜피온과 KDE 등이 있는데,


KDE 같은 경우 코일이 감긴 stator 사이즈가 3514로 3215인 타렉 버전과 비교해서 직경이 3mm 크고 길이가 1mm 짧아 전체적으로 좀 더 큰 듯합니다만,


스펙 상 출력이 비슷한 걸로 보면 헬기 모터라는 목적 상 확실히 싱글스트랜드가 멀티스트랜드보다 좋은 것 같습니다.


p.s. 고블린 380용 모터 요약표(?)


신고
트랙백 0 And 댓글 0

티스토리 툴바