브러시 모터는 산업용으로 적합한가?

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산업용 모션 제어 시장에서 브러시리스 모터가 독보적이지만, 브러시 모터도 리니어 성능과 사용 편의성으로 일부 응용 분야에서 여전히 사용된다.
DC 모터는 기계나 전자적 정류를 사용한다. 브러시 DC 모터는 브러시와 정류자를 사용하는 기계식 방법에 의존한다. 브러시리스 DC 모터는 전자 방식으로 정류를 달성한다. 브러시와 정류자는 브러시리스 정류로 대체할 수 있는 마모 부품이지만, 브러시가 달린 DC 모터는 브러시리스 버전에 비해 몇 가지 장점이 있다.

브러시 DC 모터 구조

브러시 DC 모터의 고정자는 영구 자석이나 전자기 권선을 가진다. 서보 애플리케이션(그리고 대부분의 산업용 모션 컨트롤 애플리케이션)은 일반적으로 영구 자석 DC(PMDC, permanent magnet DC) 모터다. 회전자는 슬롯형 철심 주위에 권선되며, 정류자에 부착된 코일로 구성된다. 로터가 회전하면 브러시가 정류자와 접촉하여 권선에 전류를 전달한다.

대안으로, 모터는 철심 대신에 로터가 에폭시와 함께 유지되는 자립형 중공 실린더를 형성하여 권선으로 만들어지는 코어리스식이 있다. 고정자의 영구 자석은 회전자 내부에 있고 고정자는 모터 하우징에 고정된다. 로터는 베어링에 의해 지지되고 고정자 주위로 회전한다.

브러시 모터가 브러시리스 디자인을 능가하는 이유

정류자와 브러시 형태가 마모 부품임에도 불구하고 브러시 모터는 몇 가지 이점이 있다.
브러시 버전은 매우 높은 토크와 넓은 속도 범위의 선형 성능이다. 이는 저속에서 매끄럽게 동작하고 우수하게 속도를 제어한다. 브러시 디자인은 일반적으로 브러시리스 모터보다 작고 효율적이며 비용이 적게 든다.

로터에 아이언(철심)이 없어 코어리스 버전(아이언리스, 슬롯리스, 에어 코어라도 함) 질량과 관성의 감소로더 높은 가속과 감속률을 허용한다. 아이언이 없다는 것은 모터에 철 손실이 없다는 것을 의미하므로 기존의 아이언코어 브러시 모터보다 훨씬 효율이 높다. 모터가 철층(iron laminations)을 포함하면, 고정자의 영구 자석과 라미네이션 사이의 자기적 상호 작용으로 코깅과 토크 리플(cogging and torque ripple)이 생긴다. 코어리스 모터에는 라미네이션이 없으므로 코깅과 토크 리플이 크게 감소한다.

브러시 DC 모터는 소비재와 소형 가전제품, 파워 시트, 와이퍼와 같은 자동차 애플리케이션에 많이 쓰인다. 산업용 애플리케이션에서 브러시 모터는 주로 가속과 감속 중에 높은 토크가 필요할 때 적합하다. 예로, 의료와 포장 분야의 분배 장비가 있다. 코어리스 설계는 무부하 조건에서 전류를 거의 사용하지 않으므로 배터리 구동 장치에 이상적이다. 빠르고 동적인 움직임을 생성하는 능력은 로봇 애플리케이션에 적합하다.

자료 제공: Microchip(www.microchip.com)