서보모터의 회전 원리안에 프레밍의 왼손의 법칙

서보모터의 회전 원리

 

1. AC서보모터와 DC서보모터

 

 DC(직류) 모터는 AC(교류) 모터에 비교해서

 

 구조가 간단하고 제어성능이 좋아 가변속용

 

 서보모터로서 사용되고 있습니다.

 

그림 1에서와 같이 고정자 측에 영구자석을

 

 배치해, 회전자 측에 코일을 배치합니다.

 

 코일에 흐르는 전류는 브러쉬를 경유해

 

 외부로부터 공급됩니다. 영구자석의 위치와

 

 코일이 언제나 동일한 관계로 토르크를 발생합니다.

 

 따라서 전류치와 발생되는 토르크는 비례합니다.

 

 

 

 

DC서보모터는

브러쉬 및 정류자가 기계적으로 서로 마찰되는 부분이 있기 위해 보수가 필요합니다.

발열하는 코일이 회전자 측에 있기 때문에 냉각 성능이 낮습니다.

이와 같은 이유로 AC 서보모터로 옮겨지고 있습니다.

 

 

 

AC서보모터는 회전자측에 영구자석을 배치해 고정자측에 코일을 배치하고 있습니다.

 

 

 

 

회전자의 영구자석의 위치가 어느 쪽을 향하고 있는지 모르기 때문에 반드시 센서가 필요합니다.

 

 

2. 토르크 발생원리

 

자계안에 전류를 흐르게 하면 토르크가 발생합니다

(프레밍의 왼손의 법칙)

 

 

 

프레밍의 왼손의 법칙 예

 

 

 

프레밍의 왼손의 법칙 예

 

 

                                                           

프레밍의 왼손의 법칙 예

 

 

그림 5에 표시한 위치에 영구자석(로터)이 있고, 고정자 코일에 그림 방향으로

전류를 흐르게 합니다. 프레밍 왼손의 법칙에 의해 1번코일에 F의 힘이 작용합니다.

이와 같이1`번 코일에도 F의 힘이 작용합니다.

이 값은 전류와 자석이 수직 방향으로 최대가 됩니다.

회전자가 회전해 2`번 위치에 도달할 경우에는 2`의 코일에서

최대가 됩니다. 회전 자계형의 서보모터에서는 영구자석의 위치에 따라 코일에

흐르는 전류를 순서대로 바꿀 필요가 있습니다.

 

 

 

3. 회전자계

 

AC서보모터의 고정자(STATOR) 코일에 삼상 교류를 공급하면 회전 자계가 생깁니다.

 

 

 

2극의 경우 삼상교류 1주기에 자계가 1회전합니다.

회전 자계는 삼상 교류의 반사이클에서 다음 극으로 이동하므로

동기 회전 속도 Ns은 다음 식으로 표현할 수 있습니다.

 

 

 

 

동기모터 회전자(로터)는 이 동기 회전속도로 회전합니다.

 

세상은 넓고 할일은 많다.