BLDC모터의 개요

  Brush가 부착된 DC 모터에서는 정류자와 Brush의 접촉에 의해서 코일에 전류를 흐르게 함과 동시에 轉流시키는 기능을 하지만, Brush가 마모되는 단점이 있다. 그러나 Brushless DC모터는 Brush를 사용하지 않고 비접촉의 위치 검출기와 반도체 소자로서 통전 및 轉流시키는 기능을 바꾸어 놓은 모터이다. 따라서 Brushless DC 모터의 토크발생 원리는 DC모터의 경우와 같은 형태이다.
  2.1 회전기의 구조
  Brushless DC 모터를 구조면에서 분류하면 권선으로의 통전은 Brush 등 접동요소를 사용하지 않는 고정식으로 하기 때문에 자계를 만드는 마그네트 회전기를 어디에 배치하느냐에 따라서 자로의 구성방법, 권선의 배치방법이 변한다.
종류
구조
특징
Outer Rotor형
Brushless DC 모터
모터의 외주측으로 회전자를 배치
모터의 내부 측면으로 회전자계를 만든다.
회전자의 관성모멘트가 크므로 정속도 주행에 유리하다.
마드네트를 비교적 크게 할 수 있으므로 고효율, 고토크화하기 쉽다.
권선의 1코일 평균길이가 짧게 되어 손실절감, 고효율화 하기 쉽다.
회전자 지지기구가 복잡하다.
밀폐구조로 하기 어렵다.
Inner Rotor형
Brushless DC 모터
모터의 내주측으로 회전자를 배치
모터의 외주측으로 회전자계를 만든다.
회전자의 관성모멘트가 Outer motor에 비하여 작다.
모터구조를 비교적 간단하게 구성할 수 있다.
Axial Gap형
Brushless DC 모터
축방향의 두께를 비교적 얇게 한 원판상의 모터 회전자의 전기자를 축방향으로 나열한 구조
축수간 간격이 짧기 때문에 공작의 정확을 요함, 축수구조도 복잡
권선과 전기자를 분리 Slotless구조로 함
회전율을 저감시킬 필요가 있는 곳에서 많이 사용되고 있지만, 권선의 배치정도와 권선형상의 밸런스를 작게 하여야 할 필요가 있다.
2.2 회전자 위치 검출장치
  Brush가 부착된 DC 모터와 같은 모양으로 전류의 방향과 자속의 방향을 직교시키기 위해 마그네트 모터 위치를 정확하게 파악해서 그 신호에 의해 권선에 전류를 흐르게 하기도 하고 차단하기도 할 필요가 있다. 그 기능이 회전자 위치 검출장치이다. 검출수단으로서는 광소자와 자기저항소자, 그밖에 다른 것들이 있지만 소형이면서 가격이 싸다는 점에서 홀소자가 가장 실용화되어 있다. 모터의 발열에 의해 고온하에 있기 때문에 온도특성이 좋은 갈륨비소와 같은 것이 주류이다. 홀소자는 반도체에 전류를 흘리고 전류와 직각방향으로 자계를 주면 직각방향으로 홀전압을 발생하는 것이다.
2.3 마그네트
  Brushless DC 모터에 사용되는 마그네트로는 소형 모터에 있어서는 그 대부분이 성능과 가격면에서 페라이트 마그네트가 주류이지만 최근에는 그것보다도 한층 더 성능이 좋은 플라스틱 네어듐을 사용하는 체적효율(경박 단소화)을 보다 높인 방향이 보이고 있다.
2.4 구동회로
  Brushless DC 모터는 통전, 轉流의 기능은 반도체로 구성된 구동회로를 모터의 내부 또는 모터의 외부로 접속해서 최초로 회전한다. 회전의 논리는 위치검출을 해서 홀소자에서의 신호를 인버터용 트랜지스터의 베이스로 구동하기 위한 분배기능을 한다. 더욱 이 회전의 논리회로는 회전수에 비례한 펄스를 발생하고 동시에 회전수의 피드백 신호로 해서 이용할 수도 있다.
 
장점
기계적 정류기구를 전자화(무접점화)한 것에 대해
- 전기적노이즈(불꽃), 기계적노이즈가 작다.
- 신뢰성이 높고 수명이 길다.
- 고속화가 용이하다.
- 기기의 고밀도화에 따른 요청에 용이하게 대응된다.
(형상, 구조의 자유도화 → 경박단소화 → 기전일체화)
- 기기의 다기능화에 쉽게 대응된다.
(일정 속도제어, 가변 속도제어 등)
단점
로터에 영구자석을 사용하므로
- 저관성화에는 제한이 있다.
- 일반적으로 페라이트 자석을 사용할 경우가 많으므로 체적당 토크가 작다.
(이 결점을 개선하기 위해 예를 들면 에너지곱이 높은 회토류자석을 사용하는데 비용이 높아진다.)
- 정류기구를 전산화하기 위해 반도체회로를 필요로 하여 비용이 높아진다.
(이 결점은 최근의 반도체 기술의 진보에 의해 개선되어 가고있다)
 
 

http://www.motor-net.co.kr/04_tech/tech_3.htm

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