모터의 종류 DC 모터 BLDC 모터

 

모터의 종류

 

모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 에너지 변환 장치입니다.
모터를 단순히 동력원으로 사용뿐만 아니라 일정한 속도로 회전시키는 등의 제어하기 위해서는 구동 장치 (드라이버 또는 서보 앰프)가 필요합니다. 예를 들어, 유도 모터를 속도 제어하기 위해서는 인버터를 사용합니다.

구동 장치의 선정은 먼저 모터를 구동하기 위해 충분한 출력 공간이 있는지를 생각합니다. 또한, 토크 · 속도 · 위치 등의 제어 대상과 제어의 정밀도에 따라 사용하는 회전 센서를 결정합니다.

<용도>

산업용, 가전 민생 용도, 수송 용도 등

모터는 다양한 기기에 탑재된 자동화 및 편의 쾌적성 향상 등을 지원하는 장치입니다. 전기 자동차 (EV)에 사용되는 모터도 매우 중요한 역할을 하고 있으며, 전기 자동차를 달리게 함에 있어서 없어서는 안되는 것입니다.

 

2. 모터의 역사

<과거 ~ 현재>

모터의 역사는 19 세기 전반의 전자기 현상의 발견에 의해 촉발 현재 사용되는 모터의 대부분은 100 년 이상 전에 그 원형이 완성하고 있지만, 현재에 이르기까지 진보 계속 모터 성능은 비약적으로 향상되어 왔습니다.

모터가 개발된 초기에는 발생한 힘을 어떻게 모터의 회전 운동으로 변환하는 것이 과제였습니다. 이를 해결한 것이 브러시와 정류자의 기구의 발명이며,이를 통해 DC 모터를 실현했습니다.

그 후, AC (교류) 발전기가 실용화되고, 3 상 전력을 공급하는 모터도 개발되었습니다. 또한 처음에는 전자력의 발생 원리로서 전자력의 흡인력을 이용하는 방법을 생각할 수 있었습니다. 

<현재 ~ 미래>

현재 모터의 전력 사용량은 국내 전력 사용량의 50 % 이상을 차지하고 있으며, 앞으로도 동력의 전기 화 등이 진행되어 모터에 의한 전력 사용량의 증가가 예상되고 있습니다.
따라서 환경 · 에너지 문제의 관점에서 모터의 에너지 절약 · 고효율화는 현재 가장 중요한 과제의 하나가되고 있습니다.

 

DC 모터란

DC 모터는 직류 전원으로 움직이는 모터입니다. 주로 소형 모터에 사용되는 배터리 등을 연결하는 것만으로 회전하는 제어 성 및 효율성이 뛰어납니다.

<구성>

DC 모터는 자석과 도체로 구성되어 있습니다. 자석을 구성하는 계자 권선에 의한 전자석과 영구 자석의 2 종류가 있지만, 영구 자석 (PM)가 사용되는 경우가 많습니다. 또한 토크를 발생하는 도체 부분을 전기자라고, DC 모터는 로터 (회 전자)가 전기자됩니다. 거기에 탑재된 권선 (코일)는 전기자 권선이라고 합니다.

DC 모터는 정류를 위한 기구가 필수적이며, 로터에는 정류자가 직류 전원 회로에는 브러시가 설치되어 있습니다.

<구조>

DC 모터의 구조는 자석의 N 극과 S 극이 각각 대향하도록 배치되어 고정되어 있습니다. 양극 사이에 회전 가능한 전자석이 배치되어 전자석의 N 극과 S 극의 전극은 원호 모양으로 되어 있습니다. 그 전극에 닿게 브러시가 고정된 브러시에 연결된 직류 전원에서 전압이 전자석에인가됩니다. 브러시는 전자석의 N, S 극의 전극의 중간 틈새에 위치한 전자석에는 통전되지 않습니다.

그러나 전자석의 관성에 의해 전자석은 회전하고 있습니다. 이에 따라 브러쉬는 지금까지와는 반대 전극과 접촉하고 전자석에 흐르는 전류가 반대가 되어, 전자석의 S 극과 N 극과이 바뀝니다.

그러자 영구 자석과 전자석의 S 극끼리 매우 가까이 상태가 반발하고 서로 결과 전자석은 더욱 시계 방향과 반대 방향으로 회전합니다. 이상의 일련의 동작을 반복함으로써, 모터는 회전하고 있습니다.

<용도>

장난감, 전동 칫솔, 면도기, 소형 선풍기 등

 

DC 모터의 단점

• 브러쉬의 마모에 의한 분진
• 수명이 짧은
• 접촉 슬라이딩에 의한 소음이 발생

DC 모터 이러한 단점이 있는 이유는 브러시가 있기 때문이고, 로터에 항상 접촉하고 있는 금속 브러쉬가 마모될 것으로 이러한 문제가 발생합니다. 따라서 정기적으로 브러시를 교환하고 유지 보수를 해야합니다.

 

BLDC 모터 란

브러시리스 DC 모터는 DC 모터연구에 의해 브러쉬를 없앤 모터입니다.

<구조>

DC 모터와 비교하면 회전 원리 및 출력 특성 등의 기본적인 성격은 거의 동일합니다. 차이점은 고정자와 회 전자의 역할이 역전되어있는 것을 들 수 있습니다.
브러시리스 DC 모터는 영구 자석의 자기장과 전기자 코일의 자기장이 직교하도록 코일에 전류를 흘려 회전시킵니다.

전류가 흐르는 전기자 코일은 자극 위치 검출기와 반도체 스위치로 제어합니다. 코일은 전기자의 각 ​​자극에 감겨 전기자 안에 철심이 있습니다. 철심은 박판 전기 강판을 적층하여 만들어져 있으며 고정자에 영구 자석의 위치를 ​​검출하는 검출기가 필요합니다.

DC 모터는 직류 전원으로 구동시킬 수 있지만, 브러시리스 DC 모터는 전류의 전환을 할 필요가 있기 때문에 구동에는 인버터 회로가 필요합니다.

<용도>

하드 디스크, 에어컨, 냉장고, 세탁기, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 기차 등.

 

특징

<브러시리스 DC 모터의 장점>

• 긴 수명
• 분진, 소음이 발생하지 않는
• 제어, 효율성이 뛰어난

DC 모터는 브러시가 있는 것으로 정류와 브러시가 접촉하고 그 결과 브러시의 마모에 의한 분진, 수명이 짧아지는 접촉 슬라이딩에 의한 소음이 발생하는 등의 단점이 있습니다.

한편, 브러시리스 DC 모터의 구조는 브러쉬가 포함되어 있지 않으므로, DC 모터보다 긴 수명이며, 분진이나 소음이 DC 모터와 비교하면 발생하지 않습니다. 또한, 제어 성 및 효율성이 뛰어난 DC 모터의 장점은 그대로 계승하고 있습니다.

<브러시리스 DC 모터의 단점>

로터의 회전 각도에 따라 고정자 코일의 전압을 제어해야 효율적으로 계속 회전 할 수 없습니다.

3. 종류

<브러시리스 DC 모터의 종류>

영구 자석 동기 모터 (PMSM) 표면 자석 동기 모터 (SPMSM)
매입 자석 동기 모터 (IPMSM) 동기식 릴럭 턴스 모터 (SynSM)

브러시리스 DC 모터의 분류에 관해서는 회사마다 명칭 등도 다르기 때문에 위의 그러하지 않습니다.

거친 특징은 영구 자석 동기 모터는 로터에 영구 자석을 가지고 동기식 릴럭 턴스 모터는 로터 자석을 가지지 않습니다. 표면 자석 동기 모터는 로터의 표면에 영구 자석을 붙여 영구 자석 동기 모터이며, 매입 자석 동기 모터는 내부에 영구 자석을 포함하는 영구 자석 동기 모터입니다.