차시개요

구동모터의 종류 및 작동원리, 구동모터를 사용하는 사례와 성능 향상 요소

세부내용

• 모터의 작동원리
• 동기식/ 비동기식 모터
• 모터의 성능 향상 요소

모터의 작동원리

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배경지식

• 앙페르의 오른속 법칙

  

  • 감싸지는 네 손가락의 방향이 자기장의 방향
  • 자기장의 세기는 전류에 비례

• 플레밍의 왼손 법칙

  

직류모터

구성요소

• 고정자

  

• 회전자

  

• 브러쉬

  

• 회전자

  

단계별

1. 모터에 전류 공급 → 브러시를 통해 전류가 정류자에 공급

2. 회전자의 코일로 전류가 흐름(코일주위 자기장 형성)

3. 동시에 고정자의 영구자석(전자석)이 강한 자기장을 형성

4. 두 자기장이 상호작용하여 회전자에 힘이 작용(플레밍 왼손법칙)

5. 회전자가 회전함에 따라 정류자도 함께 회전

6. 정류자는 전류의 방향을 계속 바꾸므로써 항상 일정한 방향으로 회전자를 회전하게됨

7. 회전자의 축에 연결된 기계적 부하가 회전하게 되면서 기계적 출력을 얻게 된다.

   

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동기식/ 비동기식 모터

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• 동기식과 비동기식의 차이 : 자기장이 회전하는지 여부

  

  • 변한다의 의미

    

동기식 모터

자기화된 회전자는 고정자의 회전 자기장과 동기화 되어 회전한다. → 전자기장과 회전자 사이의 속도차이가 없어 매우 정밀한 속도 제어 가능

장점 : 작은 크기와 가벼운 무게

비동기식 모터

이러한 유도전류는 회전자에 자기장을 형성하고 고정자의 자기장과 상호작용 하여 회전자를 회전시킴

• 슬립
  • 회전자와 자기장 사이에 약간의 속도차이

비교

동기는 희토류 필요함

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모터의 성능 향상 요소

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• 모터의 출력

  

  • 최대속도를 높이는 방법
  • 영구자석 모터에서는 최대 토크를 향상시키기 위해 강한 자석 or 공급전류 향상
  • 고정자와 회전자 사이의 간격을 최소화
  • 관성모멘트를 높이기 위해 가벼운 회전자 사용 or 고품질 베어링
  • 고속 회전시 발생하는 열을 효율적으로 관리하는 냉각시스템 개선

• 모터 효율

  • 모터에 입력된 전기동력 대비 기계 동력의 비율 %, 높은 모터효율 → 적은 에너지 손실
  • 전기차의 경우 1회 주행거리가 늘어나는 효과
  • 효율 높이는 방법
    • 저항이 낮고 전류손실이 적은 고효율 코일로 변경
    • 코일의 배열을 최적화하여 전자기적 효율 극대화
    • 모터 내부 자석배치 최적화
    • 모터코어에 실리콘 강판 재질 사용
    • 고성능 페라이트 자석 사용 </aside>

Summary