1. DC 모터란
DC 모터 또는 직류 모터는 직류로 구동되는 자기장을 생성하여 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 전기 기계입니다. DC 모터에 전원이 공급되면 고정자에 자기장이 생성되며 필드는 로터의 자석을 끌어당기고 밀어내고 이로 인해 로터가 회전합니다. 로터가 지속적으로 회전하도록 하기 위해 전원에 연결된 브러시에 부착된 정류자는 모터 와이어 권선에 전류를 공급합니다.
DC 모터가 다른 유형의 모터보다 선호되는 이유 중 하나는 산업 기계에 필요한 속도를 정밀하게 제어할 수 있기 때문입니다. DC 모터는 즉시 시작, 정지 및 역전할 수 있으며, 이는 생산 장비의 작동을 제어하는 데 필수적인 요소입니다.
2. DC 모터의 유형
교류(AC) 모터에 비해 DC 모터의 두 가지 주요 장점은 설치가 쉽고 유지 보수가 거의 필요하지 않다는 것입니다.
DC 모터는 계자 권선과 전기자 사이의 연결로 구별되며 계자 권선은 전기자와 병렬로 연결하거나 직렬로 연결할 수 있으며 경우에 따라 연결은 병렬 및 직렬입니다.
DC 모터의 또 다른 차이점은 로터에 전원이 공급되는 방식입니다. 브러시 DC 모터에서 전류는 브러시에 의해 회전자에 적용되며 브러시리스 DC 모터에서 회전자에는 영구 자석이 있습니다.
DC 모터는 어디에나 있고 다양한 응용 분야에 사용되기 때문에 모든 응용 분야의 요구 사항을 충족하는 다른 유형이 있습니다.
브러시드 DC 모터
브러시 DC 모터의 자기장은 로터에 연결된 정류자와 브러시를 통해 전달되는 전류에 의해 생성됩니다. 브러시는 탄소로 만들어졌으며 별도로 흥분하거나 자체 자극할 수 있고 고정자는 모터의 구성 요소를 포함하고 자기장을 포함하는 인클로저입니다. 로터의 코일 권선은 직렬 또는 평행하여 직렬 권선 DC 모터 또는 션트 권선 DC 모터를 형성할 수 있습니다.
정류자는 회전자와 외부 전원 사이의 전류를 역전시키는 전기 스위치입니다. 권선에 전류를 인가하는 방식으로, 전류 방향을 반대로 하여 일정한 회전 토크를 발생시킵니다. 정류자의 섹션은 모터의 샤프트에 설정된 일련의 접촉 막대를 통해 로터의 권선에 부착됩니다.
DC 모터에는 세 가지 주요 유형이 있습니다:
개별 여자, 자체 여자 또는 영구 자석. 별도로 여기되고 자체 여자되는 고정자 구조에는 전자석이 사용됩니다. 영구 자석 유형은 강력한 자석이 자기장을 생성합니다.
자체여자 DC 모터는 션트, 직렬 및 복합으로 더 나뉘며 복합 여자 유형은 누적 및 미분으로 분리되며 각 유형에서 짧은 션트와 긴 션트가 있습니다.
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여자 DC 모터
여자된 DC 모터에서 모터는 전기적으로 서로 분리된 전기자 권선 및 계자 권선에 별도의 전기 공급 장치를 갖습니다. 전기자 전류와 계자 전류의 작동은 서로의 동작을 방해하지 않지만 입력 전력은 총 합계입니다.
영구 자석 DC 모터
영구 자석 DC 모터에는 전기자 권선이 있지만 계자 권선이 없습니다. 영구 자석은 고정자 코어의 내부 표면에 장착되어 자기장을 생성하고 정류자와 브러시로 구성된 일반 뼈대가 있습니다.
영구 자석 DC 모터는 더 작고 저렴하며 사마륨 코발트 또는 네오디뮴 철 붕소와 같은 희토류 자석을 사용합니다.
자기 여자 DC 모터
자기여자 DC 모터에서는 계자 권선과 전기자 권선이 연결되고 단일 공급원이 있습니다. 연결은 병렬 또는 직렬이며 병렬 버전은 직렬 권선으로 션트 권선으로 만들어지며 직렬 버전은 직렬로 감겨 있습니다.
션트
션트 권선 DC 모터에서 필드와 전기자 권선은 서로 병렬로 연결되고 계자 권선을 단자 전압에 노출시킵니다. 공급은 동일하지만 계자 권선과 전기자 권선의 전류는 다릅니다. 션트 DC 모터의 속도는 일정하며 다양한 기계적 부하로 벗어나지 않습니다.
직렬
직렬 DC 모터의 계자 및 전기자 권선은 직렬로 전원 공급 장치에 연결되어 필드와 전기자 권선에 동일한 전류가 흐릅니다. 직렬 권선 모터는 AC 및 DC 전압 공급 장치와 함께 작동할 수 있으므로 범용 모터가 됩니다. 직렬 모터는 전압 소스에 관계없이 항상 같은 방향으로 회전하며 속도는 기계적 부하에 따라 다릅니다.
복합
복합 DC 모터는 직렬 및 션트 필드 권선의 기능을 사용하며 전기자의 권선은 직렬로 연결되고 필드의 권선은 션트 또는 병렬 연결입니다.
복합 DC 모터는 누적 및 차동으로 더 나뉘며 누적 DC 모터를 사용하면 션트 필드의 플럭스가 직렬 필드의 플럭스에 도움이 됩니다. 둘 다 같은 방향으로 움직이는 반면 직렬 및 션트 필드에 대한 차동 복합 DC 모터의 플럭스는 반대 방향으로 움직입니다. 누적 및 차동 복합 DC 모터는 션트가 길거나 짧을 수 있는데 션트 필드 권선의 션트를 기반으로 합니다.
브러시리스 DC 모터(BLDC)
BLDC 모터로 알려진 브러시리스 DC 모터는 직류와 전자 제어 정류 시스템에 의해 구동되는 영구 자석 동기 전기 모터로, 위상 전류를 변경하여 회전 토크를 생성하는 프로세스입니다. 사다리꼴 영구 자석 모터라고도 합니다.
BLDC 모터에 의한 전기적 정류는 로터의 기계적 접촉에 의해 작동하는 브러시 DC 모터와 구별되며 BLDC 모터에는 자석 회전자와 일련의 코일이 있는 고정자가 포함됩니다. 영구 자석은 전류가 흐르는 도체가 제자리에 고정되어 있는 동안 회전합니다.
전기자 코일은 올바른 회전자 위치에서 트랜지스터에 의해 전자적으로 전환되며 생성된 힘으로 인해 로터가 회전합니다. 홀 센서는 회전자의 위치를 감지하고 고정자에 배치되고 센서에서 로터의 피드백 위치에 따라 전기자의 전류를 전환할 시기가 결정됩니다.
브러시리스 DC 모터의 설계는 브러시의 필요성을 없애고 85-90%의 효율 등급으로 BLDC 모터를 더 조용하고 안정적으로 만듭니다. 브러시를 제거하면 회전하는 자석에 의해 열이 거의 발생하지 않기 때문에 브러시가 경험하는 마모가 제거됩니다.
브러시리스 DC 모터 구조
BLDC 모터에는 단상, 2상 또는 3상이 될 수 있는 고정자 권선에 따라 달라지는 여러 가지 구성이 있습니다. 대부분의 BLDC 모터는 영구 자석 로터가 있는 3상 설계를 가지고 있으며 각 유형의 BLDC 모터에 대한 고정자는 동일한 수의 권선을 가지고 있습니다.
BLDC 모터는 인러너 또는 아웃러너가 될 수 있으며, 여기서 러너 브러시리스 모터는 전자석 내부에 영구 자석이 있고 아웃러너는 전자석 외부에 영구 자석이 있습니다. 두 디자인의 작동 원리는 다른 구성에서 동일합니다.
고정자
고정자는 브러시리스 DC 모터의 회전자를 회전시키는 자기력을 생성합니다. 내부에 있고 로터로 둘러싸여 있거나 로터를 둘러싸고 있는 외부에 있습니다. 고정자는 자기 코어를 형성하기 위해 함께 적층된 적층 강철 스탬핑으로 구성됩니다. 와이어 코일은 코어 주위에 감겨 컨트롤러에 연결됩니다.
고정자의 강철 조각은 슬롯이 있거나 슬롯이 없을 수 있으며 슬롯리스 코어는 낮은 인덕턴스로 인해 고속 모터를 생산할 수 있으며, 이는 더 많은 코일 회전이 필요하기 때문에 더 비싼 설계입니다.
회전자
회전자에는 남극과 북극이 번갈아 가며 2-8쌍의 극이 있는 영구 자석이 포함되어 있습니다. 로터의 자성 재료는 필요한 자기장 밀도를 생성하기 위해 신중하게 선택됩니다. 로터의 자석 유형은 페라이트 또는 네오디뮴일 수 있습니다.
다른 코어 구성은 주변에 영구 자석이 있는 원형 또는 직사각형 자석이 있는 원형입니다.
홀 센서
홀 센서는 회전자의 위치를 감지하여 고정자 전기자 여자를 동기화합니다. BLDC 모터의 정류는 전자적으로 제어되어 고정자 권선에 순서대로 전원이 공급되어 회전자를 회전시킵니다. 권선에 전원이 공급되기 전에 홀 센서가 로터의 위치를 식별합니다. 대부분의 BLDC 모터에는 고정자에 배치된 3개의 홀 센서가 있으며 각 센서는 로터 극이 근처를 지나갈 때 낮은 신호와 높은 신호를 생성합니다.
BLDC 모터의 장점
- 마모를 방지하기 위한 기계적 정류자의 부재
- 고능률
- 적재 및 무부하 조건에서 고속 작동
- 더 작은 모터 형상과 더 가벼운 무게
- 높은 수명
- 낮은 관성과 고정자의 운반 권선으로 인한 더 높은 동적 응답
- 전자기 간섭 감소
- 저소음 및 저소음 작동
서보 DC 모터
서보 DC 모터는 DC 모터, 기어박스, 제어 회로 및 위치 감지 장치의 네 부분으로 구성됩니다. 기어 박스는 고속 입력을 더 느린 실제 속도로 변경하고 제어 회로는 오류 감지기 증폭기입니다. 샤프트의 위치는 제어 회로에 피드백을 제공하고 폐쇄 루프에 있습니다. 서보 DC 모터를 사용하면 샤프트의 현재 위치와 기준 위치가 일치하지 않으면 오류 감지 증폭기로 오류 신호가 전송됩니다.
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