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[Lesson 3] BLDC모터의 기본 구조를 파헤쳐보자!! 본문

Embedded 기술/센서 파헤치기

[Lesson 3] BLDC모터의 기본 구조를 파헤쳐보자!!

Eddy 2017.02.28 13:25

안녕하세요.


이번에는 DC 모터에 이어서 BLDC모터에 대해서 파헤쳐보는 시간을 갖도록 하겠습니다!!



DC모터의 기본 구조 및 원리는 아래 링크를 참조해주세요~

DC모터 기본 구조: http://openstory.tistory.com/106

DC모터 기본 원리: http://openstory.tistory.com/107



일단.. BLDC에 대해 파헤치기 전에, 알아두셔야 할 것이 있습니다.

수 많은 블로그를 떠돌아 다니고, 알아봤는데도 BLDC가 이해가 안되더군요......


다른 블로그에서 말하는 "DC모터와 BLDC가 같은 원리로 동작하는 것"은 맞는 말입니다.

근데, 엄밀히 말하면 DC모터와 BLDC모터는 방식 자체가 달라요. 원리는 같지만, 구조 자체가 완전 다릅니다.


그걸 이제부터 설명드리겠습니다.


BLDC모터를 이해하기 위해서는 DC모터의 원리를 이해해야 합니다.



잠깐 복습하면,


DC 모터에는 크게 브러시(전압 인가)와 정류자(전압 인가되는 코일), 영구자석으로 구성되어 있습니다.

그래서 브러시에 + , - 전기(전압 + 전류)를 인가하면, 전기가 정류자에 인가되어,

플레밍의 왼손 법칙에 의해 전류가 흐르면서 자기장이 발생합니다.

이렇게 전류에 의해 생긴 자기장은 영구자석에 의해 강한 자기장으로 바뀌게 됩니다. 그래서 모터가 더 강하게 회전하게 됩니다.


무슨 소린지 모르겠다면.. DC 모터의 기본 구조부터, 원리까지 다시 보시는 것을 추천 드립니다.


**TIP


여기서 말하는 전기(전압 + 전류)가 이해 안되실까봐 TIP으로 적겠습니다.

실제 모터를 동작시키는 것은 "전류"입니다. 그리고 전압은 이러한 "전류를 이동시키는 것" 입니다.

전압이라는 것은 회로(+에서 GND로 흐르는)가 구성되어야 움직입니다. 회로가 구성되어 전압이 움직이면, 실제로는 전류가 움직여서 모터를 동작시키게 됩니다.

결국, "전류가 메인"이죠.



그럼 제대로 시작하겠습니다 !!!

BLDC 모터의 기본 구조는 아래 그림과 같습니다.



위 두 그림의 공통적인 부분이 보이시나요?

BLDC 모터는 DC모터와는 다르게 브러시가 없습니다. 

("DC모터의 가장 큰 단점인 브러시가 닳는다는 것을 보완한 것이 BLDC 모터입니다.")


위 그림에서 BLDC 모터의 기본 구조를 보면 DC모터와는 다르게 정류자(코일)이 고정되어 있고, 자석이 움직이는 구조입니다.

(DC모터는 자석이 고정되어 있고, 정류자(코일)이 움직였죠.)

거기에 DC모터는 브러시를 이용하여 전원 인가를 하는 대신, BLDC 모터는 FET(TR) 스위치를 이용하여 전원을 인가합니다.


지금 미리 말씀드리지만, 스위치를 이용하여 전원인가하는 것은 BLDC모터의 동작지점을 계속 바꾸어 동작하게 하기 위해서 입니다.

이는 hall sensor(홀 센서)가 필요한 가장 큰 이유입니다.


이 부분은 동작 원리에서 보다 자세하게 설명하겠습니다.



잠깐, 구조에 대해 추가 설명을 드리면,


BLDC 모터의 구조는 보통 코일이 고정되어 있고 자석이 움직이는 원리로 동작합니다.

그렇다면 이 방법을 조금 바꾸어서 코일을 자석 밖에 고정시켜서 사용할 수 있지 않을까요??


결론부터 말씀드리자면, 사용할 수 있습니다.

왜냐하면, 코일의 위치만 바뀌었지, 코일은 고정되어 있고 자석을 움직이는 동일한 원리니깐요.


자, 여기서 필자는 정류자의 개념이 모호해지는 것 같더라구요.


"정류자란 모터가 한 방향으로만 흐르게 하기 위한 것이다." 라고 칭하였는데요.

제 의견으로는 이 말은 50%는 맞고 50%는 틀린 말이라고 생각합니다.


여기서 가장 어려운 모터의 역 기전력이라는 단어가 나오게 됩니다. 정류자는 이런 역기전력을 무시하고 한 방향으로만 회전할 수 있게

해주는 역할을 합니다.


근데, BLDC에서 정류자는 DC모터의 정류자의 역할이 없어지게 됩니다.

저도 여기에 많은 시간을 할애하여 공부하였는데요. 이건 동작원리를 알아야 이해가 갈 것입니다.


이 부분에 대한 설명은 스위칭 동작에서 다시 설명하겠습니다.

자 그래서 다시 돌아와서, 코일을 밖에 감고 자석을 안에 구성한 것이 아래 그림입니다.

그림을 보면 자석이 움직이고, 밖에 코일을 고정시켜놓죠?? 

요즘 사용되는 BLDC 모터는 위와 같은 구조로 구성되어 있습니다.


자, 여기까지가 BLDC 모터의 구조입니다.

여기서는 구조만 알아보는 것이기 때문에, 이렇게 구성 되어있구나!!! 하고 넘어가시면 됩니다.


다음은, BLDC모터의 원리에 대해서 파헤쳐 보겠습니다 !!!!



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