포토에세에 - 풍력발전기제작 ＜4＞ 120709

[인턴연구원]

 오랜만의 에세이입니다.

이번엔 며칠간 작업한 내용을 한번에 올리겠습니다.

 먼저 만들었던 고정자의 추형틀입니다.

 고정자 주형틀의 표면을 매끄럽게 다듬은 뒤, 코팅을 합니다. 코팅은 부울 폴리에스테르 수지가 굳은 뒤 주형틀에서 잘 떨어지도록 도와주는 역활을 합니다. 코팅으론 원래 자동차용 왁스를 추천하지만, 왁스가 없는 관계로 실리콘으로 대신하였습니다. 표면에 실리콘을 얇고 평평하게 바르고 굳히면 됩니다.

 주형틀의 깔게와 중간 아일랜드(가운데 원을 그렇게 부르더군요)의 사이사이 틈까지도 실리콘으로 메꾸어줍니다.

   ※참고!!

 추측일 뿐이지만 실리콘을 코팅용으로 사용할 시, 실리콘에 접촉해있는 수지는 잘 굳지가 않을 수 있습니다.

원인은 모르지만 실리콘과 닿았던 완성된 고정틀의 겉부분의 수지는 굳지가 않아 모두 때어내야 했습니다.

실리콘 대신에 자동차용 왁스를 추천하지만, 저흰 왁스가 없는 관계로 일단은 실리콘을 이용하였습니다.

 수지와 밀착될 부분인 주형틀 덮게에도 실리콘을 얇고 평평하게 발라줍니다.

  고정자 주형틀을 자르고 나온 나무틀 위에서 코일의 모양을 맞추고

 움직이지 않도록 나무조각으로 고정해놓습니다.

1.5mm의 하얀 석면선을 이용해 모든 코일을 이어놓습니다.

코일을 안쪽의 시작선 끝부분의 코팅을 칼로 벗겨네고, 석면선의 표피를 잘라내 전선과 납땜으로 연결하는 식입니다.

석면선의 시작부분과 끝부분끼리도 납땜을 해서 연결해줍니다.

 납땜한 부위는 모두 수축튜브를 이용하여 감싸줍니다.

 이번엔 코일 끝나는선의 코팅을 벗겨네고 1.5mm 전선(PVC비닐절연전선) 에 연결합니다.

석면선으로 코일끼리 연결을 시켜 놓았다면, 이번 PVC전선은 코일 하나하나마다 한줄씩 연결을 시켜 줍니다.

 PVC전선은 모터 밖의 베터리 부위까지 연결되어야 하기에 넉넉하게 1.2m를 기준으로 하여 잘라줍니다. 코일에 연결시킨 PVC전선은 모두 한방향으로 모아주어야 하기 때문에, 코일의 위치에 따라 전선의 길이를 조금씩 늘려줍니다.

 석면선을 연결할 때 처럼, 에나멜선 끝부분의 코팅을 벗겨내고

전선용 집게(전문용어로 End Connector)로 찝어 연결시켜 줍니다.

  PVC선끼리는 중간중간마다 케이블타이로 꽉 묶어 고정해줍니다.

 석면선으로 코일끼리 연결시켜주고  PVC전선으로 코일 하나하나 연결하여 한쪽으로 길게 늘여주면 이런 모양이 됩니다. 다음은 수지를 부을 차례입니다.

 유리섬유입니다. 이를 주형틀 모양으로 자릅니다.

유리섬유의 가루가 피부에 닿으면 박혀 몸에 안좋으니 장갑을 사용해야 합니다.

 주형틀 중앙의 아일랜드가 나올 부위도 잘라줍니다.

             실리콘으로 코팅한 주형틀 위에 유리섬유를 덮습니다.

                     코일 하나하나를 고정해놓았던 나무조각을 빼고 주형틀 안으로 조심스레 옮겨 놓습니다.

                  자석지그나 자를 이용해 코일을 일정한 간격으로 놓아줍니다.

 폴리에스테르 수지입니다. 처음엔 경화제 이외엔 아무것도 넣지 않습니다.

경화제는 수지의 1/100의 비율로 넣습니다. 잘못 넣으면 수지가 순식간에 굳어버리므로 이번 작업만큼은 

매우 조심해져야 합니다.

전자저울로 정확히 용량을 제고

 주형틀과 코일 가운데 사이사이에 빠짐없이 코일을 발라줍니다.

 수지가 매우 걸쭉하므로, 막대기 같은걸로 수지의 수평을 맞추어주어야 합니다.

 다음엔 탈크가루(Talc Powder)와 경화제를 섞은 폴리에스테르 수지를 붙습니다. 

부운 수지는 굳는 과정에서 약간 수축하므로 조금씩 넘쳐흐를 정도로 넉넉하게 부어주시는 것이 좋습니다.

 부운 수지 위에 다시 유리섬유를 덮습니다.

 유리섬유에 수지가 충분히 스며들도록 하며 덮게를 덮어줍니다.

 강하게 압착되어야 합니다. 적당한 온도에서 수지가 굳는데에는 하루정도가 걸립니다. 주위 온도와 경화제의 양에 따라

굳는 속도가 매우 다릅니다.

 다음은 회전자를 만드는 작업입니다.

 회전자의 바닥 철판을 절단기로 잘라냅니다.

 절단기엔 산소와 LPG가스를 사용하였습니다.

 잘라낸 원모양의 철판은 가장자리를 그라인더로 잘 다듬습니다.

잘라낸 원 철판의 중심에 100mm 원을 그리고 중심선을 따라 양쪽에 12mm 구멍 두 개를 뚫어줍니다.

 밑의 나무판과 자석지그에도 똑같이 구멍 두개를 뚫어주고, 볼트로 고정하여 자석지그가 움직이지 않게 합니다.

 에폭시 접착제를 이용하여 자석을 붙여주면 됩니다.

자석 자체의 자력도 강하지만, 빠르게 도는 회전자의 원심력에 못 이겨 옆으로 나갈 가능성을 생각하여

조금씩 묻혀줍니다. 에폭시 접착제 또한 완전히 마르는데 하루정도가 걸립니다.

 에폭시를 발라놓은 모습.

 자석 하나에 극을 표시해주시고 다음부터 S,N,S,N 의 순서대로 번갈아가면서 붙여주시면 됩니다.

어디가 N극이고 S극인지 알려면 붙여놓은 자석 위에 다른 자석을 대보면 알겠죠ㅎㅎ

 저희가 쓰는 코일은 열개, 네오디늄 자석은 각 회전자당 열두개씩 해서 스물두개를 구입했습니다.

자석의 자력이 매우 강하므로 작업시 가죽장갑이 필수이고요. 실수로 자석끼리 붙어버리면

때어내기도 힘들뿐더러 자석에 작운 충격이라도 가해질 경우 코팅이 벗겨지거나 쉽게 깨집니다.

 자석을 부착하면 자석지그를 때어냅니다.

에폭시가 조금이라도 굳기 전에 자석지그를 때면, 강한자력으로 자석이 스스로 움직여 모양이 흐트러지게 됩니다.

살짝 굳힌 다음에 때주시는게 좋을 것 같습니다. 

 이런 방식으로 회전자 두 개를 만들어 주시면 됩니다. 수지가 부족한 관계로 이번의 회전자 작업은 여까지^^;

 이번에는 굳었을 고정자를 한번 볼까요?

 바이스를 풀고 조각 틀이나 일자드라이버로 조심스럽게 열어봅니다.

...............;;

 예상은 했지만 코일이나 전선의 집게 부분이 조금식 튀어나왔고, 곳곳에 공기구멍 또한 있습니다.

수지를 굳히기 전해 전선이 나오는 구멍을 이용하여 공기방울을 모두 빼주는게 정석이지만... 실수했습니다^^;

 심지어는 금이 가있는 부분까지 보입니다.

쉽게 고칠 수 있는 부분이라 더 보강하기로 하였습니다.

 어차피 고정자는 움직이지 않으므로 두께가 조금 더 두꺼워져도 상관 없으므로, 수지를 덧대어 더 보강하기로

하였습니다. 사진은 수지가 넘치지 않도록 실리콘으로 고정자 주위에 작은 둑(?)을 쌓았습니다.

 위를 수지로 덮기 전에 공기방울부터 처리하기로 하였습니다.

드릴로 구멍을 뚫고....

 주사기에 수지를 담아 주입합니다.

매우 원시적이지만 편리한 방법ㅎㅎ

 수지의 수축으로 움푹 들어가고 튀어나왔던 부분 모두 평평해지도록 탈크가루와 경화제를 섞은 수지를 덧대어 부어줍니다. 그리곤 덮게를 덮지 않고 수평만 맞추어 굳히는 중입니다. 나중에 굳은 수지를 때어내기만 하면 고정자 완성!!

 이번 작업은 여기까지입니다. 현재 날개를 만들기 위한 나무와 회전틀을 위한 수지를 구입하여

배달될길 기다리고 있습니다^^; 그동안 남은 시간동안은 태양광 조리기를 조금씩 만들까 합니다.