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브러시리스 모터 (Brushless motor)란?
1. Brushless motor
브러시리스 모터는 DC모터에서 브러시, 정류자 등 기계적인 접촉부를 들어내고 이것을 전기적으로 바꾸어 놓은 직류 모터를 말한다. 그래서 브러시리스 모터를 무정류자 모터하고도 한다.
2. Brushless motor 의 특징
뭐라해도 최대의 특징은 원리적으로 브러시리스로 인해 노이즈가 발생하지 않는다는 점이다. 여기에는 기계적인 접촉부가 없으므로 고속 회전형 모터, 장수명형 모터의 실현도 가능해진다. 한편, DC모터는 제어용 모터로 매우 뛰어난 특성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들면 급격한 가속성, 큰 기동 토크, 전압 변화에 대한 선형 수하 특성, 출력 토크 대 입력 전류의 선형성등이다. 이것은 매우 중요한 사항으로 제어용 모터에 요구되는 거의 모든 특성을 겸비한 모터라 할 수 있다. 그러나 이와 같이 뛰어난 모터에도 오직하나, 결정적인 결점을 지니고 있다. 그것은 브러시, 정류자에 의한 기계적인 접촉부이다. 이것은 DC모터가 기능하기 위해서는 필요불가결의 요소로서 이것으로 인하여 모터가 회전되는 셈이다. 그러나 모터가 끊임없이 섭동작용을 반복하므로 브러시, 정류자의 마모가 진행되고 이때문에 금속분말이나 흑연이 비산하여 현저히 모터의 수명을 줄인다. 또 마모가 진행되면 정류자간에 이상 아크가 발생하고 마침내는 플래시 오버 현상을 일으킨다. 그 구조상 회전중에 아무래도 불꽃이 발생하므로 주변에 주는 영향이 크다. 특히 인화성이 있는 가스내에서는 방폭 대책이 큰 문제로 대두된다. 상기한 이유로 DC모터를 브러시리스화한다는 것은 아주 큰 의미가 있는 셈이다. 그래서 작금의 경향은 DC 모터의 브러시리스화가 예의 연구, 검토되고 있는 것이다. 또한 보수 쿨필요의 장수명 모터를 만들 수 있다는 것을 의미한다.
정리해 보면
*기계적인 브러시, 정류자가 없다.(마모, 먼지의 발생이 없다.)
*장수명이다.
*센서를 이용한 전자 정류장치를 사용한다.
*로터의 자극 센서에 홀 소자가 많이 사용되고 있다.
*기계적인 노이즈가 발생하지 않는다. 베어링 부위는 제외
*브러시부에 카본, 오일미스트 등의 오탁이 발생하지 않는다.
*전기적인 노이즈가 발생하지 않는다.(전파장애가 발생하지 않는다.)
*불꽃의 발생이 없다.
*플래시오버가 없다.
*고속 회전형의 모터를 만들기 쉽다.
*다극형 모터를 만들기 쉽다.(단상, 2상, 3상,...)
*정, 역전에 강하다.
*모터의 제 특성은 종래의 DC모터와 동등하다. 다만 로터부의 관성이 크고 출력 효율도 저하한다.
*브러시가 없어 설계에 있어 자유롭다.
*구동회로가 필요하여 종래의 DC모터보다 가격이 비싸다.
*회로 기술에 이하여 브러시리스모터의 특성을 개선할 수 있다
3. Brushless motor 종류
모터 구조에 의한 분류
브러시리스 모터를 로터구조에 의하여 분류하면 아우터 로터형, 이너 로터형, 디스크 로터형으로 나눌 수 있다.
*아우터 로터형은 스테이터부가 내측에 있고 이것을 둘러싸는 것처럼 마그넷로터가 그 외측에 배치되어 있다.
즉 구조상, 그 외측에 로터가 있으므로 이너셔가 상당히 커진다. 따라서 급격한 동작을 빈번히 반복하는 용도에는 부적합하다. 용도 예로서는 레코드 플레이어의 터 테이블 구동, VTR의 실린더 모터, 헤이저 프린터의 스케너 모터
등이 있다. 이들은 무두 정속제어에 속한다.
*이너 로터형
이너 로터형은 원주형 마그넷에 회전축을 장착하고 이것을 구동 코일내에서 회전하는 구조로 되어 있다.
이 모터의 특징은 그 구조상이너셔가 낮아 제어성에 뛰어나므로 위치결정 장치에 많이 사용된다.
즉 정 역전을 빈번히 반복하는 용도에 적합하다.
*외관 형상에 의한 분류
외부 형상에 따라 플랫형, 원통형, 리니어형, 빌트인형, 시스템형 등으로 나눌 수 있다.
플랫형은 모터의 축 방향에 대하여 외경 치수가 훨씬 큰 것을 말하고 그 내부 구조는 디스크형 로터가 일반적이다.
또한 플랫형 모터를 편평형 모터라고도 한다.
*위치센서에 의한 분류
브러시리스화하는 방법에는 광 센서를 사용하는 방법과 자기 센서를 사용하는 방법이 있다.
광 센서를 사용하는 방법에는 발광 다이오드와 포토트랜지스터에 의한 이른 바 포토인터럽터 방식이 있다.
또 자기식에는 홀 소자, 홀 IC,MR소자, 기타의 자기 포화 소자에 의한 방법이 있다.
그런데 브러시리스 모터는 로터가 영구자석으로 구성되어 있어서, 홀 소자를 자극의 검출에 사용할 경우,
그대로 신호를 보낼 수 있다. 즉 홀 소자를 자극의 센서로 사용하변 다른 보조 부재를 필요로 하지 않는 것이다.
이에 대하여 다르 방법으로는 모두 마그넷 로터의 자극 검출을 위하여 보조 재료를 사용할 필요가 있다.
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