브러시리스 DC 모터란 무엇입니까? 컨트롤, 애플리케이션 및 유형

BLDC(브러시리스 DC 모터)는 기존의 "브러시형" 모터에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 브러시리스 모터는 드론, 전동 공구, 소비재, 포장 장비, 가전제품, 의료 애플리케이션 등에 사용됩니다. 이 게시물에서는 다른 모터 기술과 비교하여 BLDC 모터의 상대적인 장점과 단점을 살펴보겠습니다. 또한 실제로 작동하는 모습을 볼 수 있는 곳과 이를 활용하는 방법도 알아봅니다.

브러시리스 DC 모터는 모터 고정자(고정 섹션)의 전자기 코일 배열에 순차적으로 에너지를 공급하여 모터 회전자(회전 섹션)에 배열된 영구 자석에 힘을 생성합니다. 고정자 코일은 전문 드라이버를 통해 다양한 전기 방향, 즉 자기 방향을 사용하여 특정 패턴으로 전원을 공급해야 합니다. BLDC 모터는 동일한 부하와 속도에서 브러시 DC 모터보다 훨씬 더 효율적으로 작동합니다.

이 패턴을 실행하려면 운전자가 주어진 시간에 로터의 위치를 ​​알아야 합니다. BLDC 모터는 일반적으로 홀 효과 센서를 통해 또는 역 EMF를 감지하여 폐쇄 루프 제어 기능을 갖추고 있습니다. 코일 시퀀스의 속도를 변경하여 회전 출력을 높은 정확도로 제어할 수 있습니다. BLDC 모터는 스테퍼 모터와 일부 유사점을 공유하지만 BLDC는 고속에 최적화된 반면, 개방 루프 설정을 사용하는 스테퍼는 정확한 위치 지정에 최적화되어 있습니다.

BLDC 모터에는 인러너(Inrunner)와 아웃러너(Outrunner)라는 두 가지 주요 스타일이 있습니다.

인런너와 아웃런너의 전자기 부분은 자석이 회전하는 동안 고정된 상태로 유지됩니다. 이는 전자기 섹션이 회전하는 동안 자석이 정지 상태(하우징에 부착)를 유지하는 기존 DC 모터와 다릅니다. 또 다른 근본적인 차이점은 홀 효과 센서 또는 역 EMF를 기반으로 코일 에너지 공급 타이밍을 맞추는 대신 브러시 DC 모터가 물리적 브러시를 사용하여 "기계적으로 프로그래밍된" 순서로 전기를 전송한다는 것입니다.

브러시 DC 모터와 브러시리스 DC 모터의 가장 큰 장점은 저렴하고 사용하기 쉽다는 것입니다. 적절한 전압의 DC 전원에 하나를 연결하기만 하면 됩니다. 그러나 단점으로는 효율성이 낮고 마찰로 인해 브러시가 마모되며 스파크가 발생한다는 점입니다. 브러시형 DC 모터는 BLDC 모터에 비해 출력 제어 능력도 떨어집니다. 피드백이 내장되어 있지 않으며 전압 입력을 변경하는 것이 출력 RPM과 토크를 수정하는 유일한 방법입니다.

BLDC 모터는 스테퍼 모터인가요, AC 모터인가요, 아니면 뭔가 독특한 모터인가요?

브러시리스 DC 모터는 빠른 순차적 단계로 회전하므로 이 회전 장치를 스테퍼 모터 범주에 포함시키고 싶은 유혹이 있습니다. 앞서 언급했듯이 실질적인 차이점은 BLDC는 일반적으로 고속 작동을 위해 설계되는 반면 스테퍼는 정밀 위치 지정을 위해 설정된다는 것입니다. 수천 RPM으로 회전하는 모터가 필요한 경우 스테퍼에 비해 BLDC가 적절한 선택입니다.

동시에, 회전의 일부를 앞뒤로, 계속해서 정확하게 회전시키기 위해 모터가 필요한 경우 스테퍼 모터가 매우 잘 작동할 수 있습니다. CNC 라우터와 3D 프린터는 각 단계가 완벽하게 동기화되는 동안 한 번에 몇 시간 동안 스테퍼 제어로 작동하는 경우가 많습니다. 센서 피드백을 사용하여 모터 이동 거리를 결정하는 서보 모터도 정확한 위치 지정을 위한 좋은 선택이 될 수 있습니다.

BLDC 모터가 스테퍼와 서보 작동 요소를 결합한다는 점을 고려하면 BLDC를 완전히 독특한 시스템으로 간주하는 것이 옳습니다. 뛰어난 속도 성능과 효율성, 통합 피드백, 낮은 유지 관리 비용을 갖춘 BLDC 모터는 다양한 자동화 프로젝트에 매력적인 옵션입니다.

BLDC 모터는 직류 장치이지만 교류 아날로그를 영구자석 동기 모터(PMSM)라고 합니다. 각 코일에 대한 제어된 DC 공급 대신 이 유형의 모터는 가변 주파수 드라이브가 있는 AC 입력 소스를 사용하여 모터 속도를 제어합니다. PMSM은 일반적으로 BLDC 모터보다 더 효율적이고 더 많은 토크를 생성하며 전기 자동차에 자주 사용됩니다. BLDC 모터와 동일하지는 않지만 PMSM은 많은 상황에서 좋은 대안입니다.