AC모터의 새로운 표준 ‘KⅡ 시리즈’
모터를 사용하는 유저는 효율이 높고, 소형이면서 높은 토크를 내는 모터를 찾고 있다. 이러한 유저의 요구에 대응하고자 오리엔탈모터는 ‘KⅡ 시리즈’ 제품을 개발했다. KⅡ 시리즈는 고강도 기어를 적용해 기존 K 시리즈보다 토크가 3.5배 이상 높아졌으며, 레이디얼 하중과 축 하중에 대해 허용범위가 높아졌다(그림 1). 그리고 그리스의 누유 방지를 위해 새로운 형태의 오일씰을 적용하고 CASE HOUSING의 디자인을 변경했다.
AC 소형 표준 모터는 각종 산업 기기의 동력원으로 폭넓은 분야에서 사용되고 있다. 그리고 오리엔탈모터의 제품은 업계 표준으로 많은 고객이 오래전부터 사용하고 있다.
최근 동력용 모터는 기어 헤드의 소형화, 에너지 절약화, 유지보수 간편화 등 다양한 성능이 요구되고 있다.
이러한 요구에 대응하기 위해 기존 K 시리즈 대비 허용 토크를 3.5배 증가시킨 기어 헤드를 채용한 KⅡ 시리즈의 특징을 소개한다.
KⅡ 시리즈에 대해
그림 2는 KⅡ 시리즈의 외관을 보여준다. 평행축 타입은 설치각 60mm에서 90mm까지, 직교축 기어드 모터는 설치각 80mm와 90mm를 라인업하고 있다.
1. KⅡ 시리즈의 특징
KⅡ 시리즈는 모터의 토크를 극대화 위해 기어 헤드의 강도를 높인 제품이다. 이 기어 헤드의 특징은 열처리기술 및 담금질 그리고 대구경 베어링을 채용하여 허용 토크를 높인 점이다. 허용 토크는 기존 K 시리즈보다 평행축 기어 헤드는 최대 2배, 직교축 기어드 모터는 최대 3.5배 높아졌다.
그림 3과 그림 4는 K 시리즈와 KⅡ 시리즈의 토크 특성의 대표 예로서 90W의 최대 허용 토크에 대한 비교를 나타낸다. 그림 3은 평행축 기어 헤드, 그림4는 직교축 기어드 모터이다.
또한, 허용 레이디얼 하중과 축 하중의 허용치를 높였기 때문에 지금까지 사용하고 있던 모터를 KⅡ 시리즈로 변경하면 모터의 소형화가 가능하게 된다(일부 형번 제외).
표 1은 25W의 허용 레이디얼 하중과 허용 축 하중을 나타낸다. 
2. KⅡ 시리즈의 평형축 기어 헤드
KⅡ 시리즈 평행축 기어 헤드는 대구경 베어링 채용과 열처리에 의한 기어의 내구성 향상으로 수명이 K 시리즈의 2배인 10,000시간을 실현했다.
평행축 기어 헤드의 구조는 그림 5와 같다. K 시리즈는 베어링 유지판과 HOUSING으로 베어링을 고정하고 있었다.
반면, KⅡ 시리즈는 베어링 유지판과 유지판을 고정하는 HOUSING을 없애고 기어 케이스와 기어플랜지에 베어링을 직접 고정하는 구조로 되어있어 베어링의 대구경화가 가능하다.
또한, 기어의 표면에 마무리 작업을 하여 K 시리즈보다 최대 약 6dB의 낮은 저음화를 실현했다. 그림 6은 K 시리즈와 KⅡ 시리즈의 90W, 감속비 1/12.5 소음값 비교 자료이다. 
직교축 기어 헤드
직교축 기어 헤드는 컨베이어 등의 반송 장치에 잘 사용되며, 장치의 구동축에 모터를 직각으로 설치할 수 있기 때문에 평행축 기어 헤드보다 공간 활용도가 높다.
1. 구조
KⅡ 시리즈의 직교축 기어드 모터는 그림 7과 같이 모터 축에 하이포이드 기어를 채용하고 있다. 이렇게 하면 출력축에 더 큰 기어를 배치할 수 있고, 출력 토크를 올릴 수 있다. 또한, 감속 단수를 줄일 수 있다.
하이포이드 기어는 맞물림이 복잡하기 때문에 기어 사이의 백래시와 물림 위치를 정밀하게 조정해야 한다. 그래서 한 번 조립 한 기어드 모터는 모터 부와 감속기를 분리할 수 없다.
2. 고강도
기어드 모터의 강도 향상을 위해 주로 기어와 기어를 지지하는 베어링의 강도를 높여야 한다. 이를 위해 KⅡ 시리즈는 다음과 같은 방법을 적용하고 있다.
1) 치차 사이즈의 대구경화
기어의 강도를 높이기 위해 큰 크기의 기어를 사용하는 것이 가장 효과적이다. 이를 위해 첫 번째 단과 두 번째 단에서 크게 감속하고 출력축을 감속기 케이스 폭의 중앙에 배치하여 최종 단에 대형 기어를 배치할 수 있는 구조로 되어 있다.
2) 재료의 열처리 검토
강도가 필요한 기어는 침탄열처리를 하고 있다. 침탄열처리는 재료의 표면에 탄소를 침투 시켜 열처리를 하는 방법으로 기어 표면 부분만 경도가 강해짐에 따라 치차의 굴곡 강도와 면압 강도를 크게 높일 수 있다. 한편 탄소 농도가 낮은 내부는 경도가 낮고 인성이 유지되기 때문에 충격 하중에 강한 기어가 된다.
3) 헬리컬 기어의 적용
초단에는 헬리컬기어를 채용하고 있다. 헬리컬기어는 물림율이 좋기 때문에 하나의 치차가 담당하는 하중 분이 적고, 결과적으로 큰 하중을 받을 수 있다. 또한, 기어 정도와 조합 정도를 기존 제품보다 높일 수 있기 때문에 치면의 접촉 면적을 늘려 고강도가 된다.
4) 베어링의 대경화
강성이 높은 기어 케이스와 HOUSING에 지지력이 큰 베어링을 배치하고 있다.
3. 씰 구조
KⅡ 시리즈의 직교축 기어드 모터는 기어 윤활성을 고려하여 비교적 부드러운 광유계 윤활제를 채용하고 있다. 그리스의 누유 방지를 위해 그림 8과 같이 기어 케이스와 기어 플랜지의 이음 면에는 O링이, 출력축과 모터 축의 구동부에는 오일 씰을 배치하고 있다.
1) 오일 씰
오일 씰에서 그리스 누유의 원인은 기어 마찰로 인한 립 부분의 마모와 고 빈도의 정/역 운전에 의한 씰 성능 저하가 주요 원인이다. 기어 내부의 윤활제 누출을 방지하기 위해 그림 7에 표시되어 있는 3개 지점에 신뢰성이 높은 오일 씰을 채용하고 있다.
· 오일 씰의 원리
오일씰의 주 접촉 동면은 축 표면과 미끄럼운전을 하면서 기름 등의 유체를 외부에 누유되지 않도록 하는 기능이 필요하다. 그러나 표면끼리 직접 접촉하면 주 동면은 마모되기 때문에 마모를 방지하기 위해 두 면 사이에 유막을 형성한 상태에서 밀봉하고 있다. 밀봉 상태는 그림 9와 같다. 
· 고성능 오일 씰 채용
또한, 씰의 립 부분은 대기 측과 기름 측면의 각도가 달라서 이 각도에 의해 축이 회전할 때 주 동면에 압력 차이가 생겨 대기 측으로부터 공기가 흡입되게 된다. 이것을 오일 씰 펌프작용이라고 말한다. 씰의 립 부분과 흡입 방향에 대해서는 그림 10과 같다.
실제 씰의 성능은 축의 표면, 주 동속도, 환경, 온도, 압력, 유체의 종류 및 양 등에 의해 영향을 받는다. 
· 오일 씰의 채용
KⅡ 시리즈의 직교축 기어드 모터에 채용하고 있는 오일 씰은 수축력에 의해 기름 누출을 방지하는 주 립 외에 감속기 내부에서 발생한 기어의 마모 가루 등의 침투를 막는 이물질 유입방지의 보조 립이 붙어 있다. 오일 씰의 단면은 그림 11과 같다. 
적용되어 있는 오일 씰은 펌프 능력을 높이기 위해 나사 부착 립을 채용하고 있다. 나사가 있는 오일 씰은 펌프 능력이 그림 12와 같다. 
이 나사 부착 립은 립 선단의 주 회전부에 의한 본래의 펌프 능력(Q1) 이외에, 나사 립에 의한 펌프 능력(Q2)을 추가하여 사용 초기 외부 환경에 대한 내성을 향상시킨다.
또한, 나사 부착 씰과 나사 없는 씰의 펌프 능력을 비교한 내용을 그림 13에 표시했다. 사용 초기에 나사 부착 씰의 펌프 능력이 높은 것을 알 수 있다.
2) 이물질 대책
기어 헤드 내부에 이물질이 있으면 그로인해 오일 씰과 맞물려 립 부분에 상처가 발생하고, 기름이 누출될 수 있다. 그래서 부품에 묻은 잔류 이물질을 제거하기 위해 세척작업을 철저히 하고 있다.
3) 오일 씰까지의 그리스의 경로 차단
그리스는 유동성이 있기 때문에 기어 부품이 회전하면서 오일 씰 부에 직접 닿게 된다(그림 14 (a)). 이것이 계속되면 감속기 외부로 그리스가 누출되는 원인이 된다. 그래서 오일 씰이 직접 기름이 닿지 않도록 축과 케이스 지름 방향의 틈새를 줄여 그리스의 경로를 차단하는 것이 필요하다(그림 14 (b)). 
4. 설치
직교축 기어드 모터는 그림 15와 같이 평행축 기어 헤드에 비해 설치 시 설치공간이 줄어든다. 또는, 중공축 타입에서는 커플링 등 연결 부위가 없어도 장비에 장착할 수 있다.
KⅡ시리즈의 직교축 기어드 모터는 그림 16과 같이 출력축을 중심으로 상하 대칭이다. 또한, 모터부와 기어 헤드부의 상하 방향의 치수도 동일하다. 이 때문에 그림 17과 같이 소형 컨베이어에 설치 시 기어드 모터가 구현할 수 없는 콤팩트함을 구현할 수 있다.
또한, 중공축 타입은 출력축의 양면에서 설치가 가능하므로 그림 18과 같이 설치 위치를 변경한 경우에도 기어드 모터의 리드선의 노출 방향을 통일할 수 있다. 1개의 기어드 모터로 컨베이어의 왼쪽, 오른쪽, 뒷면에서 모두 설치할 수 있기 때문에 설치자유도가 넓어진다.
또한, 중실축 타입은 출력축 끝에 탭 가공을 추가하고 있어 풀리의 누락 방지에 사용할 수 있다.
제품 라인업
표 2와 같이 평행축은 6W에서 90W까지 직교축은 25W에서 90W까지 라인업하고 있다. 평행축 기어 헤드의 주요 사양은 표 3에, 직교축 기어드 모터의 주요 사양은 표 4에 표시하고 있다. 
요약
KⅡ 시리즈는 기존 K 시리즈보다 고강도 제품으로 평행축 기어 헤드는 저소음과 긴 수명을 실현했고 직교축 기어드 모터는 구조의 변경으로 기존 품보다 그리스 누유가 어려운 구조로 되어있다. 또한, 취부 형태의 변경으로 장비에 콤팩트한 설치가 가능하다. 이 때문에 KⅡ 시리즈는 고객 장비의 고성능화와 공간절약화에 크게 공헌할 수 있다고 본다.
문의 : 080-777-2042(代)
인아오리엔탈모터 기술연구소
