모터(Motor)의 종류 / 모터 회전원리

세계 전력 소비량의 약 50% 정도가 모터에서 소비되므로, 세계적인 에너지 문제의 해결책으로서 모터의 고효율화가 가장 효과적인 시책이라고 일컬어지고 있습니다.

모터를 간단히 고효율 구동시키는 모터 드라이버 IC를 다양하게 상품화하고 있습니다.

본 페이지에 게재되어 있는 모터의 회전 원리 등 모터의 기초 지식의 습득을 통해 로옴의 모터 드라이버 IC에도 흥미를 느끼셨으면 합니다.

1. 모터의 종류

모터는 전력 에너지를 받아 동력 에너지로 변환하는 전동기를 말합니다.

자장 내에서 전류를 흐르게 함으로써 받게 되는 힘을 회전 동작으로 변환하는 것이 일반적이지만, 광범위하게는 리니어 동작하는 것도 포함합니다.

모터를 구동 전원의 종류에 따라 분류하면 DC 모터와 AC 모터로 분류됩니다.

모터의 회전 원리에 따라 하기와 같이 분류할 수 있습니다.

(특수 모터 제외)

2. 모터 회전 원리

1）모터는 자석 · 자력을 통해 회전

회전축을 지닌 영구 자석의 주변에서 ① 자석을 회전시키면 (회전 자계), ② N극과 S극이 당겨지는 힘이나 같은 극끼리 밀어내는 힘에 의해 ③ 회전축을 지닌 자석이 회전합니다.

이것이 모터 회전의 기초 원리입니다.

실제로는 도선에 전류를 주입함으로써 그 주변에 자계를 발생시켜 회전 자계 (자력)를 만들어 자석이 회전하는 것과 동일한 상태가 됩니다.

또한, 도선을 코일 상태로 말면, 자력의 합성을 통해 큰 자계의 다발 (자속)이 되어 N극과 S극이 발생합니다.

코일 상태의 도선 속에 철심을 넣음으로써 자력선이 통과하기 쉽게 되어, 보다 강한 자력을 발생시킬 수 있습니다.

2）실제로 모터를 회전시킨다.

여기에서는 실제로 모터를 구동시키는 방법으로 3상 교류와 코일을 사용하여 회전 자계를 만드는 방법을 소개합니다.

（3상 교류는 120° 위상이 시프트된 교류 신호입니다.）

상기 ① 상태에서의 합성 자계가 하기 그림의 ①입니다.

상기 ② 상태에서의 합성 자계가 하기 그림의 ②입니다.

상기 ③ 상태에서의 합성 자계가 하기 그림의 ③입니다.

상기와 같이 철심에 코일을 감은 것을3상의 U상 코일, V상 코일, W상 코일로 하고, 120° 시프트 배치함으로써 3상 전압이 높은 쪽의 코일에 N극, 낮은 쪽에 S극이 발생됩니다.

각각의 상은 정현파 상태로 변화하므로, 각 코일에서 발생하는 극 (N극, S 극)과 그 자계 (자력)이 변화됩니다.

이 때, N극이 발생하는 코일만을 보면, U상 코일 → V상 코일 → W상 코일 → U상 코일의 순서로 변화하므로, 회전할 수 있습니다.