| 1. 인덕션 모터 | | |
| 인덕션 모터(Induction Motor)는 AC 모터의 일종이며 회전 자계형으로 분류되어 있는 모터이다. 이 모터의 작동 원리는 고정자 권선에 흐르는 교번(교류)전류에 의해 발생하는 회전 자기장과 로터부에 발생하는 유도 전류와의 상호작용에 의해 생기는 회전력이다. 이 때문에 인덕션 모터를 유도모터라고 부르는 경우도 있다. 그 내부 구조는 로터부(회전자)는 규소 강판을 적층한 것, 슬롯부는 구리나 알루미늄 등으로 농형으로 권선을 형성한 것이 사용되고 있다. 또 이 종류의 인덕션 모터의 토크 발생부는 로터나 스테이터(고정자)의 권선부가 아니고 그 대부분이 철심에 집중되어 있다. 그리고 인덕션 모터는 부하(토크)에 대응한 회전수로 회전하는데 이것에는 어느정도의 정속성이 있다. 따라서 그다지 엄밀한 정속성이 요구되지 않는 동력용 모터로서 널리 사용되고 있다. 인덕션 모터에도 여러가지 종류가 있으며 소형의 것으로는 단상 콘덴서 구오형이 가장 많이 보급되어 있다. 특성적으로는 입력 전압이 AC 100V, 200V(50/60Hz), 출력 파워가 수 W(와트) 이상, 폴수(자극수)는 2극과 4극이 일반적이다. 또 그 회전수 N[RPM]은 다음 식으로 구할 수 있다. 식 중의 f는 전원 주파수, P는 폴수, S는 미끄럼을 나타낸다(S는 동기 속도[전원 주파수에 의존한다]와 회전 속도의 차를 나타내고 회전 속도는 동기 속도보다 조금 낮게 된다.)
N[RPM] = 120f(1 - s) / p | |
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| | | | | | 2. 셰이드형 모터 | | |
| 셰이드형 모터(Shaded Pole Motor)는 단상 교류 모터의 일종이며 1차 코일과는 별도로 1-2회전의 단락 코일(셰이딩 코일)을 감고 이것에 의해 회전 자기장을 발생시키는 모터이다. 일반적으로 AC 모터를 회전시키기 위해서는 2상 이상의 교류를 필요로 하는데 일반 가정용에는 단상 교류밖에 공급되지 않는다. 그 때문에 AC 모터를 움직이기 위해서는 어떤 대책이 필요하게 된다. 예를 들면 콘덴서를 사용하여 위상이 다른 별도의 전원을 만드는 방법도 있다. 셰이드형 모터에서는 콘덴서 대신에 몇 회전의 단락 코일을 감고 이것에 의해 파이(3.14) / 2 이상 위상이 지연된 교류를 만들어 내고 있다. 즉 보통 공급되고 있는 단상 교류와 셰이딩 코일에 의해 만들어 낸 단상 교류를 조합하여 간단한 2상 교류를 실현하고 있다. 세이드형 모터의 특징은 구조가 간단하고 저가격이라는 점인데 수십 W가 한계이고 출력 효율이 낮다고 하는 결점도 있다. 주요한 용도는 소형의 선풍기나 엄밀한 회전특성(회전 변동, 토크 변동)을 필요로 하지 않는 장치 등이다. 셰이딩 코일은 인덕션 모터나 싱크로너스 모터에도 사용할 수 있으며 현재는 수 W(와트)의 인덕션 모터에도 많이 사용되고 있다. 또 셰이드형 모터는 그 외관에 의해 스켈린턴 모터(skeletom Motor)라고도 불려지고 있다. | |
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| | | | | | 3. 브러시리스 모터 | | |
| 브러시리스 모터(Brushless Motor)는 DC 모터에서 브러시와 정류자(Commutator)등의 기계적인 첩촉부가 없이 구동되는, 전자적인 정류 기구를 설치한 모터이다. 따라서 기계적인 노이즈뿐만 아니라 전기적인 노이즈도 발생되지 않는다. Cross Flow Fan, Blower Fan, Pump, 각종 Fan 등에 사용되고 있다.
브러시리스 모터의 장점은 뭐니뭐니해도 원리적으로 노이즈가 발생하지 않는 것이다. 기타 초저속 또는 초고속, 다극(자석의 수가 많다.)긴 수명의 모터가 간단히 만들어지는 점도 장점이라고 할 수 있다. 그런데 브러시리스 모터의 구조는 중심에 회전하는 마그넷이 있고 그 둘레에 구동 코일이 설치되어 있다.
브러시리스 모터의 작동원리는 DC 모터와 같이 플레밍의 왼손 법칙이며 코일 또는 영구 자석의 어느 쪽이 회전해도 그 작동 원리는 같다. 단, 브러시리스 모터에는 정류자가 없기 때문에 이것에 대신하는 전자 정류 회로가 필요하게 된다. 이 회로는 홀 소자 등의 자극 센서를 사용하여 마그넷 로터가 어느 위치에 있는가를 검지하고, 이 신호를 기초로 전자 회로를 제어하여 회전 자기장을 발생시킨다. 이것이 브러시리스 모터의 구동회로인데 매우 회로구성이 복잡하게 되기 때문에 보통은 전용 IC가 사용되고 있다.
브러시리스 모터의 주요한 용도는 VTR의 실린더, 카세트 덱의 캡스턴, FDD, CD 플레이어 등이며 높은 회전 성능, 긴 수명이 요구되는 모터로 사용되고 있다. 본래부터 브러시나 정류자를 필요로 하지 않는 AC 모터는 브러시리스 모터로 분류되지 않는다. | |
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| | | | | | 4. DC 모터 | | |
| DC 모터는 모터로서 최초에 발명된 것이다. 원리적으로는 자기장 속의 도체에 전류를 흐르게 함으로써 발생하는 전자기력의 응용인데 이 메커니즘은 플레밍의 왼손 법칙으로 설명할 수 있다. DC 모터는 제어용 모터로서 매우 우수한 특성을 가지고 있다. 예를 들면 급격한 가속성, 큰 시동 토크, 리니어한 회전 특성 등 대체로 제어용 모터에 요구되는 모든 성능을 겸비한 우수한 모터이다. 그러면 여기서 실용적인 DC 모터의 구조에 대하여 설명하기로 한다. DC 모터의 구조는 크게 로터(전기자), 계자용 마그넷, 브러시, 베어링 모터케이스 등으로 이루어져 있다. 브러시의 작용은 전기자에 전류를 공급하기 위한 섭동 접점이다. 또 컴뮤테이터(정류자)는 복수의 전기자 권선에 전류를 공급하는 전류 전환 장치이다. 전기자는 회전력을 발생하기 위한 전자석이고 동시에 모터의 회전체(로터)를 구성하는 것이다. 베어링은 로터의 회전구조를 형성하는 것인데 볼 베어링이나 오일리스 메탈이 사용되고 있다. 계자 마그넷은 전기자 권선에 자력을 주는 것이며 전기자에서 발생하는 전자기력과 함께 회전력을 발생시킨다. 기타 모터 케이스, 앞뒤 커버 등이 있는데 이것은 모터의 회전 구조를 지지함과 동시에 보호 역할을 하는 것이다. | |
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| | | | | | 5. DC 모터와 AC 모터의 비교 | | |
| 모터에는 DC 모터와 AC 모터가 있는데 어떤 모터일지라도 구동 코일에는 단속적인 전류가 흐르고 있다. 따라서 이에 한해서는 DC 모터라고 해도 교류 전류가 흐르고 있게 된다. 이것은 어떤 모터라할 지라도 코일 전류는 끊임없이 변화하고 있다는 것이다. 그런데 DC 모터와 AC 모터의 본질적인 차이는 그 전원에 있으며 모터에서는 이것이 대단히 중요하고 그 후의 특성에 커다란 차이가 생긴다. 예를 들면 AC 모터는 수명이 긴데 DC 모터는 브러시나 정류자가 있기 때문에 수명이 짧아 지고 때때로 보수가 필요하게 된다. 아래 표는 양자의 차이를 비교한 것인데 어느 것이나 일장일단이 있어 어느 쪽이 우수하다고 일률적으로 말할 수 없다. 따라서 요구 정밀도, 사용 목적에 따라 잘 분간해서 사용하게 된다.
| | | | | | | | | | | DC 모터 | | AC 모터 | | | | 모터의 구조 | | 복잡 | | 비교적 간단 | | | | 정류(전류) | | 매커니즘 브러시 정류자에
의한 유접점식 | | 반도체 등에 의한 무접점식
(단상 또는 다상 교류) | | | | 큰력화 | | 일반적으로 어렵다. | | 쉽다. | | | | 고속화 | | 어렵다. | | 쉽다. | | | | 저속화 | | 일반적으로 쉽다. | | 일반적으로 쉽다. | | | | 회전변동 | | 일반적으로 많다. | | 일반적으로 적다. | | | | 토크변동 | | 일반적으로 많다. | | 일반적으로 적다. | | | | 출력효율 | | 일반적으로 좋다. | | 일반적으로 나쁘다. | | | | 제어회로 | | 비교적 쉽다. | | 약간 어렵다. | | | | 회전중의
진동 소음 | | 일반적으로 많다. | | 일반적으로 적다. | | | | 클린도 | | 나쁘다. | | 좋다. | | | | 보수 | | 브러시, 정류자의 보수가 필요 | | 보수 불필요. | | | | 수명 | | 짧다. | | 길다. | | |
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FA(자동화)
