브러시 DC모터와 브러시리스 DC모터의 차이점

1. 브러시 모터

브러시(브러시 DC 모터)는 전류를 코일 세트에 연결하며  전원이 공급되면 이 코일은 자기장을 생성합니다. 이 자기장으로 인해 회전자가 회전하여 회전자가 고정자(전기 모터의 고정 부분)에 장착된 자석으로 향하게 합니다. 자기장에 의해 생성된 힘은 전원이 공급된 코일을 분리한 다음 다음 세트에 전원을 공급하여 회전 운동을 일으키는 반복적이고 회전하는 기계적 온-오프 주기를 생성합니다.

 

코일의 끝은 정류자에 연결되며 정류자에는 브러시가 접촉하여 전기를 전도할 수 있는 구리 세그먼트가 있습니다. 각 세그먼트는 다음 세그먼트와 전기적으로 절연되어 있습니다. 세그먼트를 "정류자 막대"라고 합니다.

모터 샤프트, 코일 및 정류자로 구성된 어셈블리를 전기자라고 합니다.

전기에 의해 생성된 자기 방향은 회전자가 회전하고 반대쪽 극으로 향하게 합니다. 반대 극성의 흐르는 전류는 회전 방향을 반전시킵니다. 브러시 모터를 실행하는 데 외부 전자 장치가 필요하지 않으며 DC 전원 공급 장치만 있으면 됩니다. 내부(로터)의 코일 극성 변화는 내부(로터)에서 회전을 일으킵니다.

 

 

 

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2. 브러시리스 모터

브러시리스 DC 모터에는 코일에 전기를 전도하기 위한 기계적 연결이 없습니다. 대신, 회전 자기장을 생성하기 위해 코일에 전원을 공급하고 전환하기 위해 솔리드 스테이트 드라이브가 필요합니다. 일반적으로 코일은 고정자에 감겨 있고 자석은 회전자에 장착됩니다. 외부(고정자)의 코일 극성 변화는 내부(회전자)의 회전을 유발합니다.

 

브러시리스 고정자에는 슬롯형과 슬롯리스의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 홈이 있는 고정자에서 와이어는 고정자의 톱니 주위에 감겨 있습니다. 톱니는 전원이 공급되는 동안 코일을 제자리에 고정할 수 있는 기계적 강성을 제공합니다. 슬롯이 없는 고정자에서 와이어는 코일로 감겨 있습니다. 그런 다음 코일을 평평하게 만들어 실린더로 성형합니다.

 

철사 실린더 (바구니)는 자석 철사의 접착성 재산을 활성화하기 위하여 그 때 니스로 칠하거나 가열됩니다. slotelss 고정자가 가지고 있는 유일한 기계적 강성은 인접한 와이어에 대한 접착력입니다. 전선을 제자리에 고정할 톱니가 없습니다. 슬롯이 없는 구성을 사용하면 단위 부피당 더 많은 구리선을 포함할 수 있으므로 전력 밀도(단위 부피당 출력 전력)가 증가합니다.

 

 

 

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3. 브러시 모터와 브러시리스 모터의 차이점

브러시 모터와 브러시리스 모터의 차이점은 다음과 같습니다. 

 

1) 브러시리스 모터는 조립 시 브러시가 없고 더 컴팩트합니다. 대신 추가 정류 장치(컨트롤러, 로터리 인코더, 드라이브)를 장착해야 합니다.

2) 브러시드 모터는 더 저렴하고 간단합니다. DC 소스에 직접 연결할 수 있으며 스위치와 같이 간단한 기본 제어 기능을 갖추고 있습니다.

3) 브러시리스 모터의 경우 로터는 반면에 전자적으로 회전하며, 브러시 모터는 기계적으로 회전합니다(브러쉬를 통해 전달되는 전류).

4) 브러시리스는 연결용 와이어가 3개이고 브러시리스는 2개입니다.

5) 브러시리스 모터는 브러시리스 모터보다 효율이 더 높습니다(85~90%). 브러시리스 모터는 마찰을 일으키지 않고 작동 중에 열을 많이 잃지 않기 때문에 동일한 힘으로 큰 회전력을 변환합니다.

 

브러시리스 모터는 더 높은 성능, 효율성 및 향상된 안정성을 제공합니다. 반면에 브러시 전기 모터는 가격이 저렴하고 유지 관리가 더 쉽습니다.

 

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브러시 모터를 사용하면 정지장(고정자)이 모터 권선을 포함하는 회전 자기장(회전자)과 상호 작용하는 영구 자석에 의해 생성됩니다. 브러시리스 모터는 고정자 필드가 권선 멤버이고 회전 필드가 영구 자석이라는 점에서 정반대입니다.

두 경우 모두 이러한 필드의 상호 작용으로 로터를 회전시키는 토크가 생성됩니다. 로터가 회전함에 따라 권선의 전류가 전환되거나 정류되어 지속적인 토크를 생성합니다.

• 브러시 정류 장치는 일반적으로 로터 코일에 연결된 금속 막대[정류자]를 타는 흑연으로 만든 브러시를 사용합니다. 로터가 회전하면 브러시는 한 세트의 코일에서 다른 코일로 전류를 전달합니다.
• 브러시리스 장치는 외부 권선 스위칭 회로로 신호를 보내는 샤프트 위치 센서를 사용하여 정류에 의존합니다.

 

브러시 장치는 1,000RPM에서 10,000RPM 사이에서 지속적으로 가장 잘 작동합니다. 더 높은 속도는 브러시에서 정류자 인터페이스 특성으로의 역학으로 인해 10,000RPM의 실제 제한으로 제한됩니다. 로터의 속도가 빨라짐에 따라 브러시가 정류자 위로 떠다니기 시작하여 물리적 및 전기적 접촉이 불량해집니다. 반면에 브러시리스 모터는 일반적으로 더 빠른 속도로 작동할 수 있으며 로터의 기계적 무결성, 속도 관련 손실 및 사용되는 베어링의 안정성에 의해서만 제한됩니다.

 

브러시 모터의 가청 소음은 베어링, 브러시 및 로터 불균형으로 인해 발생합니다. 브러시리스 설계에서는 브러시로 인한 소음 생성이 제거되어 브러시리스 설계가 더 조용해집니다.

 

 

 

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일반적으로 브러시리스 장치는 브러시 모터보다 오래 지속됩니다. 브러시 모터의 주요 제한 기능은 브러시와 정류자입니다. 일반적인 브러시 수명은 2,000-5,000 런타임 시간이지만 모든 응용 프로그램에 대해 보장되는 것으로 간주되어서는 안 됩니다. 브러시리스 장치는 일반적으로 10,000시간을 초과하며 일반적으로 베어링 수명 및 환경 조건에 의해 제한됩니다.

 

많은 경우, 두 제품의 총 수명 주기 비용이 두 제품 사이의 결정적인 요인이 될 수 있습니다. 브러시리스 모터에는 전자 드라이브가 필요하지만 브러시 모터는 필요하지 않습니다. 전자 드라이브의 추가 비용으로 인해 브러시리스 모터 시스템이 브러시 모터보다 더 비쌉니다. 두 유형 모두 전원 공급 장치가 필요합니다. 브러시 모터는 직접 전원 공급 장치로 작동할 수 있습니다.

 

브러시리스 모터에는 전원 공급 장치로 구동되는 드라이브가 필요합니다. 작동 수명이 중요한 요소가 되면 높은 듀티 사이클 응용 분야와 같이 브러시 모터를 교체해야 하는 수명 주기 비용이 상당할 수 있습니다. 모터 비용 외에도 기술자 비용과 기계 가동 중지 시간으로 인한 수익 손실을 선택 과정에서 고려해야 합니다.

 

 

 

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브러시와 브러시리스 DC 모터의 차이점을 요약하면 다음과 같습니다. 

	브러시	브러시리스 슬롯	브러시리스 슬롯리스
정류(자기장을 회전시키는 방법)	브러시를 사용하여 기계적	솔리드 스테이트 드라이브를 사용하는 전자식	솔리드 스테이트 드라이브를 사용하는 전자식
기대 수명(100% 듀티 사이클에서)	3000시간	>10,000시간	>10,000시간
일반적인 고장 모드	브러쉬 마모	베어링 고장	베어링 고장
전도 열 전달	모터 샤프트	고정자 본체의 톱니를 통해 더 효율적입니다.	고정자 본체의 표면을 통해 가장 효율적입니다.
전기적 노이즈	브러시가 전기자 막대와 접촉하여 발생합니다.	무시	무시
소음	낮음	낮음 로터 베어링에서만 사용 가능	낮음 로터 베어링에서만 사용 가능
로터 밸런싱	구리 권선이 있는 로터	단단한 자석 세그먼트가 있는 로터(더 균질한 로터)	단단한 자석 세그먼트가 있는 로터(더 균질한 로터)
최대 속도	~5000rpm	>10,000rpm	>10,000rpm
속도 조절	속도는 입력 전압에 비례합니다.	속도는 여전히 구동 출력 전압에 비례합니다. 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-State Drive) 필요	속도는 여전히 구동 출력 전압에 비례합니다. 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-State Drive) 필요
토크 조절	토크는 입력 전류에 비례합니다.	토크는 여전히 구동 출력 전류에 비례합니다. 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-State Drive) 필요	토크는 여전히 구동 출력 전류에 비례합니다. 솔리드 스테이트 드라이브(Solid-State Drive) 필요
코일 권선의 기계적 제약	전기자의 톱니에 포함	고정자의 톱니에 의해 포함	니스 처리된 고정자에 의존
코깅 토크 완화	기울어진 전기자	기울어진 고정자 로터의 기울어진 자화	본질적으로 코깅 토크가 없음
전력 밀도	최저		최고
능률	~60%	~80%	>90%
일반적인 응용 프로그램	더 낮은 듀티 사이클 더 낮은 속도 비용 절감	연속 사용 높은 가속 및 감속 속도	연속 사용 높은 가속 및 감속 속도 최고 속도 가장 느린 속도 모터를 위한 작은 양
로터 위치	중요하지 않음	홀 센서는 드라이브의 로터 위치를 결정하여 먼저 전원을 공급할 위상을 결정합니다.	홀 센서는 드라이브의 로터 위치를 결정하여 먼저 전원을 공급할 위상을 결정합니다.
비용	최저		최고

 

 

 

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