서보 모터란 무엇인가?

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‘서보(servo)’라는 용어는 노예를 의미하는 라틴어 ‘servus’ 에서, ‘모터(motor)’는 ‘이동하다’ 라는 라틴어 ‘moto’ 에서 유래했다. ‘서보’는 조건 없이 자신의 임무를 수행하는 부지런한 종이란 의미에 완벽하게 어울린다.

일반적으로, 서보 모터는 적어도 하나의 제어기 또는 회전 또는 선형 위치에 대한 피드백 가능성을 갖는 모터로 이해한다. 아래에는 여러 문헌과 인터넷으로부터의 정의다.

•서보 모터 (구동 기술): 서보 모터(servo motor 또는 servomotor). 제어력이 우수한 랜덤 드라이브 시스템.

•서보 모터는 전력, 회전 속도 및 위치가 조절되는 전기 모터다. 모터는 사전 정의된 전류, 회전 속도 및 회전 각도를 구성 할 수 있다.

•서보 모터는 모터 샤프트의 각도 위치, 회전 속도 및 가속도를 조절할 수 있는 전자 모터다. 위치 결정을 위한 센서가 추가로 장착된 모터로 구성된다. 센서에 의해 정의된 모터 샤프트의 회전 위치는 모터 외부에 장착된 컨트롤러에 전달된다.

서보 컨트롤러는 하나 이상의 목표점에 따라 모터의 움직임을 조절한다. 제어 루프에서 샤프트의 각도 위치를 설정하거나 회전 속도를 설정한다.
모델 구성 서보만을 설명하고 사전 정의된 회전 위치를 조정하는 ‘서보’의 개념은 ‘서보 모터’의 개념에서 제외된다.

따라서 ‘서보 모터’는 특정 모터 유형 뿐 아니라, 여러 가지 유형의 모터의 유형도 설명 할 수 있다. 전기 유압식 또는 전기 공압식 모터도 부분적으로 서보 모터라고 한다. 본문에서는 전자식 모터만 서보 모터로 정의한다.

서보모터로는 영구 자석식 동기 모터, 비동기 모터 및 브러시 형 직류 모터 등이다. 그러나 이 모터에는 서로 다르게 사용되는 몇 가지 용어가 있다. 다음은 자주 사용되는 용어와 그 설명에 대해 알아본다.

AC 및 DC 서보 모터

AC 모터는 교류 전압(단상 또는 3상)의 정류를 통해 생성된 공급 전압에서 작동하는 모터로 정의한다. 일반적으로 약 230VDC에서 최대 600VDC의 직류다. 이 정의와 달리 DC 모터는 최대 48VDC의 저 전압에서 직접 작동할 수 있는 서보 모터로 정의된다.

이 정의에 따르면 영구 자석 서보 모터는 AC와 DC 동기 모터로 분류한다. AC 서보 모터로는 비동기식 및 릴럭턴스 모터가 주로 사용된다. DC 서보 모터는 영구 자석 또는 분리한 브러시형 직류 모터를 사용한다. 이외에 잘 알려지지 않았지만 위치 피드백이 가능한 스테퍼 모터가 있다.

BLDC 및 EC 서보 모터

기술적인 관점에서, BLDC(Brushless Direct Current) 및 EC(Electrical Commutated) 서보 모터는 영구 자석 서보 모터다. 이러한 용어는 여전히 저전압 범위에서 작동하는 소형 블록 정류 모터와 연결되어 있다. 오늘날 BLDC 라벨이 붙은 EC 모터는 대부분 자기장으로 역학, 소음 특성 및 에너지 효율성 측면에서 ‘AC-Servo’ 와 동일한 표준을 제공한다.

서보 모터, 서보 증폭기 및 서보 드라이브

서보 모터로 제공되는 많은 모터는 통합 서보 앰프가 없기 때문에 자체적으로 회전할 수 없다. 서보 앰프가 내장된 서보 모터만 서보 작동시 공급 전압에 연결 한 후 외부 부품 없이 토크, 회전 속도 또는 위치를 조절할 수 있다. 이것은 버스 인터페이스 또는 디지털 또는 아날로그 입력을 통해 작동한다.

일반적으로 외부 서보 앰프가 필요한 모터 역시 서보 모터라고 하며 대부분을 차지한다. 모터와 앰프의 조합은 서보 드라이브로 표시되어 있다.

동적

사람들이 서보 모터에 대해 생각한다면 매우 역동적인 드라이브를 기대한다. 부하 없이 최대 회전 속도의 63%까지의 정지 지속 시간과 같은 기계적 시간 상수는 몇 ms다. 여러 요소를 통해 높은 역동성을 얻는다. 높은 자속 밀도와 낮은 회전자 관성 외에도, 서보 모터는 모터 와인딩에 맞춰 조정되어있어 매우 역동적으로 작동된다.

모터 피드백

오랫동안 리졸버는 서보 모터의 모터 피드백 시스템을 위한 최첨단 기술이었다. 그러나 디지털화로 디지털 출력 신호가 있는 자기 및 시각 시스템이 늘고 있다. 여기서 피드백 시스템은 견고성, 정확성 그리고 인터페이스와 관련하여 서보 증폭기에 적합해야 한다. 피드백 시스템과 서보 앰프가 통합된 모터는 피드백 시스템이 자동으로 컨트롤러에 적합하다는 장점이 있다.

자료 제공: Dunkermotoren(www.Dunkermotoren.com)