모터의 작동 원리
모터는 왜 회전하는가? 바로 자기력 관점에서는 자석의 상호작용 때문이다. 모터는 같은 극을 밀어내는 척력과 다른 극은 끌어당기는 인력의 성질을 이용하는 아래 그림과 같이 좌우측에 자석의 N극과 S극을 배치하고(고정자) 다른 자석의 가운데를 열어 막대에 꽂은 후(회전자) 극성을 바꾸면 자석의 인력과 척력에 의해 회전자가 회전한다.
모터에서는 자석의 N극과 S극을 바꾸기 위해 극성이 고정된 영구자석 대신 극성을 바꿀 수 있는 전자석을 사용한다. 전자석은 전기로 된 자석이다. 즉 도체에 전류를 흘려 자계를 발생시킨다.전자석의 중요한 특징은 전류의 방향을 반대로 바꾸면 전자석의 N극과 S극도 반대로 바뀐다는 점이다. 이와 같이 전류의 방향을 바꾸어 극성을 계속 변화시킬 수 있다
사진: 전자석과 모터의 회전
전류의 방향에 따라 극성이 변하면 전류의 방향은 어떻게 바뀔 수 있을까? 브러시와 정류자를 사용하여 기계식으로 전류 방향을 바꿀 수도 있고 인버터와 컨트롤러를 사용하여 전자식으로 바꿀 수도 있다.
사진: 아이오닉 구동모터 (현대차)
모터의 움직임은 플레밍의 왼손 법칙으로도 설명할 수 있다
사진: 플레밍의 왼손 법칙
자기장 안에 있는 도체에 전류가 흐를 때 자기장 방향과 전류의 방향이 직각으로 만난다면 힘은 그 위 방향으로 작용한다. 이 힘을 전자력이라고 한다. 왼손 엄지, 검지, 중지를 각각 직각으로 하면 자기장 방향이 검지, 전류 방향이 중지일 때 엄지 방향으로 힘이 작용하는 모터의 성능
전술한 엄지 방향의 힘을 전자력(전자기력)이라 부르며 모터의 회전력을 결정한다. 전자력(F)은 자석이 강하거나(B, 자속밀도) 도체가 길거나(L) 전류가 강할수록(I) 강해진다.(F = B * I * L)
여기서 자속밀도 B는 영구자석에 의해 결정되고 도체의 길이 L은 모터 설계에 의해 결정된다. 결국 모터의 회전력(F), 토크를 높이기 위해서는 전류I를 높이는 것이 중요하다. 구조적으로 모터에서 자기장 B는 자력을 생성하는 계자가 결정하고 전류 I는 전기력을 발생시키는 전기자가 결정한다.
사진: 전기차 구동모터(Hexagon) 내연기관 엔진의 마력에 해당하는 것이 전기차 모터의 출력이다. 모터 출력(P)은 토크(T)와 회전수(w)로 결정된다. (P=Tw) 출력은 회전수가 높아질수록 함께 증가하다가 어느 순간 꺾이기 시작한다. 이는 각종 손실이 늘고 토크가 하락하기 때문이다. 물론 회전수가 토크 감소분을 상쇄할 정도로 높아지면 출력이 계속 증가할 수 있다
사진:Ansys참고로 출력의 단위는 W(watt)이고 힘과 길이가 중요한 토크의 단위는 N*m 또는 kgf*m, 그리고 회전수의 단위는 rad/s이다 03. 직류모터의 종류 : Blush, Blushless DCMotor 다음 페이지 : https://blog.naver.com/cjsksk3113/22251151049603.직류 모터 종류 : Brush, Brushless DC Motor 모터 종류 모터는 계자와 전기자 위치, 브러시 유무(Brush/Brushless), 영구자석 유무(동기모… blog.naver.com03.직류 모터 종류 : Brush, Brushless DC Motor 모터 종류 모터는 계자와 전기자 위치, 브러시 유무(Brush/Brushless), 영구자석 유무(동기모… blog.naver.com