모션 제어의 효율적 구현을 위한 모터 유형별 성능 비교

복잡한 시스템에서는 효율적 모션 제어를 구현하기 전 각 모터의 장점과 단점을 비교 평가해보는 것이 중요하다.
 

모터의 유형

서보
서보 모터에는 피드백 센서로 작동하는 엔코더가 내장되어 있다. 이 센서는 회전자의 위치 및 속도에 대한 데이터를 수집하여 서보 모터가 높은 정밀도와 일관성으로 작동할 수 있게 한다.

브러시 DC(단상)
브러시 DC 모터는 자기장에 의존하여 회전자를 움직이는 단순한 모터이다. 많은 비교대상 보다 덜 복잡한 기술이 적용됐으며 비교적 저렴한 가격으로 안정적인 성능을 제공한다. 그러나 시간이 지남에 따라 마찰에 의해 마모가 발생할 수 있다.

브러시리스 DC(3상)
브러시DC 모터에서 발전한 브러시리스 DC 모터는 같은 성능으로 보다 작은 공간에서 작동하도록 설계되었다. 브러시리스 모터에서 전기는 브러시 모터처럼 와이어 코일이 아닌 고정자를 통해 흐른다. 브러시리스 모터는 비쌀 수 있지만 지속성이 뛰어나고 유지보수가 적다.

브러시리스 AC
DC 모터와 유사하게 브러시리스 AC 모터는 고정자를 통해 전류를 흐르게 하고 회전자에 자석이 있다. 차이점은 AC 모터가 일정한 전류를 흐르게 하여 훨씬 부드러운 회전을 제공한다는 것이다. 브러시리스 AC 모터는 매우 효율적이며, Motion Control 전문가들 사이에서 많이 알려져 있다.

기타 회전 모터

스테퍼
스테퍼 모터에는 외부 자석의 영향을 받는 내부 회전자가 있다. 와인딩 효과에 의해 에너지가 생성되면 회전자의 톱니가 일정한 스텝으로 회전하게 된다. 점진적인 움직임으로 인해 스테퍼 모터는 속도와 방향을 변경할 수 있으므로 유용하다.

AC 유도
AC 유도 모터는 산업 및 중장비에서 가장 널리 사용되는 모터 유형 중 하나다. 인덕션 모터는 영구 자석을 사용하지 않는다는 것이 위에서 언급한 회전 모터와의 차이점이다. 회전자의 회전을 유도하기 위해 고정자에서 생성된 회전 자기장에 의존된다.

리니어 모터
이름에서 알 수 있듯이 리니어 모터는 브러시리스 모터를 절개하여 펼친 것으로 생각할 수 있다. 그들은 동일한 자기 이론을 사용하여 설계되었지만 개방형으로 작동한다. 리니어 모터 사용의 주요 장점 중 하나는 속도이다.

리니어 액추에이터
리니어 액추에이터는 회전 모터와 리니어 모터의 기술을 결합한 것으로서 위에 설명한 모터에 비해 기능이 향상되고 비용 면에서 효율적이다. 그러나 액추에이터는 속도와 콤팩트성에 대한 트레이드 오프가 있다.

비교

스테퍼 모터와 소형 서보 모터
스테퍼 모터와 소형 서보 모터는 둘 다 높은 다용성을 제공한다. 서보 모터는 스테퍼 보다 최대 3배 많은 토크를 생성하여 더욱 역동적이다. 스테퍼는 가격이 저렴하기 때문에 비용을 고려하는 사람들에게 효과적인 대안이 될 수 있다.

포지셔닝에서의 서보 모터 대 벡터 모터
서보 모터와 벡터 모터는 모두 포지셔닝 애플리케이션에 많이 적용된다. 벡터 모터는 상당한 양의 관성을 가지고 있기 때문에 무거운 부하에 가장 적합하다. 반대로 서보 모터는 보다 가벼운 부하를 빠르게 처리한다.

로터리 모터와 리니어 모터
로터리 모터 또는 리니어 모터 중에서 선택할 때 목표를 명확하게 정의해야 한다. 이때 주요 고려사항은 속도와 정확성이지만 비용이 중요한 요소가 될 수 있다. 리니어 모터는 초기 비용이 훨씬 높을 수 있다.