모터의 종류 서보 모터 초음파 모터

 

<DC 서보 모터란>

 

서보 모터와 서보기구에서 위치 및 속도를 자동 제어 할 수 있는 모터입니다. 서보 드라이버와 세트로 서보기구를 구성하고 있습니다. 서보 모터는 지령에 속도를 추종시키기 쉽다는 특징이 제어를 필요로 하는 경우에 자주 사용됩니다. 또한, 회전 각도와 회전 속도 정보를 피드백시켜 제어합니다.

서보 모터라는 말 자체는 특정 모터를 가리키는 것이 아니라, 어디 까지나 제어 장치에 사용되는 모터를 서보 모터라고합니다. 서보 모터는 속도 검출기 (서보 모터의 동작을 피드백하기 위해 모터의 상태를 감지)와 속도 앰프 (드라이버)가 필요 속도 앰프는 모터를 지령대로 회전시키기 위해 검출기 에서 속도 신호를 받아 모터에 인가하는 전기를 변화시킵니다.

<DC 서보 모터에서 AC 서보 모터로>

서보 모터가 최초로 실용화 된 것은 DC 서보 모터의 초기는 DC 서보 모터 밖에 없습니다. 이후 기술의 발전에 따라 AC 모터에 서보기구를 갖게하는 것이 가능 해져, AC 서보 모터가 개발되었습니다. 그 밖에, 스테핑 모터, 코어리스 모터, DD 모터 등이 서보 모터의 종류로 있습니다.

지금은 서보 모터라고하면, AC 서보 모터로 불릴 정도로 주류를 이루고 있습니다. AC 서보 모터 권선의 고밀도화, 자석의 특성과 절연 기술의 발전으로 DC 서보 모터에 비해 소형화가 실현되었습니다.

 

특징

<서보 모터의 장점>

• ① 위치 제어 및 속도 제어가 뛰어나다
• ② 스테퍼 모터에 비해 원활성에서 능가
• ③ 고속해도 탈조할 것은 없다
• ④ 큰 외력이 가해져 조금 어긋나더라도 인코더가 움직임을 감시하고 있기 때문에 제어된다.
• ⑤ 급격한 부하 변동에 강함
• ⑥ 높은 토크 고회전

<서보 모터의 단점>

• ① 높은 전원 전압에서 구동이된다
• ② 제어 및 기구부가 복잡하기 때문에 비용이 많이 소요된다
• ③ 토크 변동에 추종 할 때 지연이 발생한다

<용도>

반도체 · 액정 제조 장치, 전자 부품 실장 장치, 산업용 로봇 등 FA 분야, 의료 기기, 오락 기기 등

서보 모터의 위와 같은 특징에서 FA 분야, 의료 기기, 오락 기기 등 현재 사용되고 있습니다. 앞으로도 더 서보 모터의 특징을 살릴 수 있는 분야로 용도가 확산 될 것으로 예상되고 있습니다.

 

<초음파 서보 모터란>

초음파 모터는 초음파 자체가 아니라, 초음파 영역 (20kHz 이상)의 진동을 사용하여 로터를 구동시키는 모터입니다. 일반적으로 보급되어 있는 전자 모터와는 전혀 다른 원리에 기반 모터입니다. 초음파 주파수의 진동이 구동원이기 때문에 초음파 모터라고합니다.

초음파 모터는 1980 년경에 고안되어 현재에 이르기까지 응용 분야를 넓혀 왔습니다. 일반 모터는 영구 자석과 코일을 이용하여 로터를 회전시키고 있지만, 초음파 모터는 초음파 진동을 사용하기 위해 압전 세라믹을 사용하고 있습니다. 압전 세라믹의 변형량을 상태로 증폭하고 그 변형을 제어함으로써 고정자 표면에서 회전 운동을 만들어 내고 있습니다.

2. 특징

다른 전자 모터와 비교했을 때 초음파 모터의 장점은 다음과 같습니다.

<초음파 모터의 장점>

• ① 기어 등의 감속기구를 사용하지 않기 때문에 저속 고토크 특성을 가진다.
• ② 전원을 끈 상태에서도 높은 유지력이있다.
• ③ 같은 정도의 토크를 갖는 전자 모터에 비해 소형 경량이다.
• ④ 로터의 관성이 작고, 로터, 스테이터 사이의 마찰에 의한 제동력이 크기 때문에 뛰어난 응답성을 가진다. 또한 높은 제어 기능도 가지고 있으며, 속도 제어가 용이하다.
• ⑤ 기어를 사용하지 않기 때문에 정숙성이 뛰어나다.
• ⑥ 권선이나 자석을 사용하지 않기 때문에 전자파를 발생하지 않는다. 또한 자성 재료를 사용하지 않기 때문에 자기의 영향을 받지 않고 안정적인 동작을 한다.

이상과 같이 초음파 모터는 전자 모터에 비해 다양한 장점이 있지만, 한편 다음과 같은 단점도 있습니다.

<초음파 모터의 단점>

• ① 마모가 크고 수명이 짧다.
• ② 고속 운전이 어렵다.
• ③ 고주파 전원과 복잡한 구동 회로가 필요하다.

위에 나열된 초음파 모터로의 장점을 살리면서 단점을 어떻게 줄여가는 것인가가 향후의 과제로 꼽히고 있습니다.

 

용도

이상과 같은 초음파 모터의 특징에서 현재는 아래와 같은 제품에 이용되고 있습니다.

<초음파 모터 용도 예>

초음파 액추에이터	고 자기장 환경에서의 액추에이터
카메라의 자동 초점	의료 기기 MRI
계측 제어부	미세 위치 제어가 필요한 로봇 팔
시계	산업용 로봇의 척킹 장치
렌즈 미러 구동부	2 족 보행 로봇 용 액추에이터

이처럼 다양한 익숙한 기기에 내장되어 이용되고 있습니다.
지금도 널리 이용되는 초음파 모터이지만, 아직 과제도 많기 때문에 초음파 모터의 성능이 향상됨에 따라 앞으로 더욱 시장이 확대될 것으로 예측되고 있습니다.