모터를 자세하게 분류하면 정말 많은 복잡한 종류가 있습니다. 직류모터와 교류모터로 크게 분류됩니다. 다만 우리가 알아볼 자동차 구동용 모터의 경우는 교류 모터이고 그 중 동기 모터를 씁니다. 먼저 모터의 기본 원리가 되는 자석에 대해 알아보겠습니다. 자력선의 다발을 자속이라고 말하지만 막대자석에서는 기본적으로 N극에서 S극으로 향하여 자속이 발생하고 있으며, 같은 극끼리는 서로 반발하지만 다른 극끼리는 서로 끌어당깁니다. 이런 상식은 초등학교 때 배우기에 거의 모든 분들이 알고 있는 내용이죠.
모터가 움직이는 원리의 하나는 서로 끌어당기거나 반발하는 힘을 이용하는 방법입니다. 예를 들어 중심에 축을 끼운 막대자석에 다른 자석을 외측으로부터 가까이하면 N극과 S극이 서로 당겨집니다. 외측의 자석을 회전시키면 축을 갖는 막대자석도 끌려가 회전합니다. 실제의 모터에서는 외측의 자석이 역학적인 운동을 하는 것이 아니라 주위에 설치한 복수의 전자석을 차례로 바꾸어 회전자계를 만들어 모터가 움직이는 원리로써 이해하면 쉽습니다.
모터를 움직이게 하는 원리는 또 있습니다. 자계 내에서 전류를 흐르게 하면 힘이 발생하는 현상을 이용한 것입니다. 자석의 S극과 N극 사이에서 형성되는 자계의 어느 점에 도선을 놓고 전류를 흐르게 하면 이 도선에는 자력선의 영향을 받아 움직이려는 힘이 발생합니다. 이 힘을 전자력이라 하는데 이것도 모터를 움직이는 원리가 됩니다. 자계 내에서 전류가 흐르면 힘이 왜 발생하는가를 설명하기 위해 전기와 자계의 기본적인 지식을 확인해야 합니다.
도체에 전류가 흐르면 우선 그 주위에는 자력선이라는 것이 발생합니다. 자력선의 방향은 오른나사 법칙에 따릅니다. 즉, 말하자면, 오른나사가 진행되는 방향으로 전류가 흐르면 오른쪽으로 회전하는 자력선이 발생합니다. 도선은 오른나사의 법칙에 따라 자력선을 만들기 때문에 전체적으로는 원통의 위에서부터 나와 아래로 들어가는 것과 같은 자력선이 발생하며, 위쪽에 N극, 아래쪽이 S극의 전자석이 됩니다. 이 자력선의 방향은 오른손의 엄지손가락을 세우고 그 이외의 손가락을 쥐면 알 수 있습니다. 엄지손가락은 자려선이 나오고 있는 N극을 나타내며, 쥔 손가락을 코일에 흐르는 전류 방향을 나타냅니다.
도선에 전류가 흐르지 않는 상태에서는 자력선은 균일하게 평형상태에 있지만 도선에 전류가 흐르면 도선 주위에는 오른나사의 법첵이 따라 자력선이 발생되기 때문에 원래의 자력선이 비뚤어질 수 있어서 자력선을 돌리기 위해 도선에 힘이 작용하는 것입니다. 이 힘을 회전력에 사용하는 것입니다. 플래밍의 왼손 법칙은 모터에 대한 법칙이지만 오른손 법칙은 발전기에 적용됩니다. 즉, 힘이 발생하는 이론을 반대로 하여 자계 내에 있는 도선에 힘을 가하여 움직이면 전류가 발생할 것입니다. 이 경우에 오른손의 손가락을 왼손의 손가락과 같은 모양으로 폈을 때 검지 방향의 자력선 내에서 엄지손가락 방향으로 힘을 가해 도선을 움직이면 중지의 방향으로 전류가 흐릅니다. 플래밍의 왼손 법칙은 모터, 오른손의 법칙은 발전기라고 생각하면 편합니다. 자력선 내에서 전류를 흐르게 하면 힘이 발생하여 모터가 회전하고 자력선을 움직이면 그 안에 있는 코일에 전류가 흘러 발전기가 됩니다.
자석의 N극과 S극은 서로 빨아들이는 성격이지만, 한쪽만 자석이고 또 다른 한쪽은 철 등의 강자성체의 경우에도 자석은 자성체를 빨아들입니다. 이것은 자석의 자력선이 철에 의해비뚤어 질 수 있으므로 자력선을 바르게 하려고 흡인하는 힘이 발생하는 것이며, 자성체를 흡인하여 발생하는 토크를 리럭턴스 토크라 합니다.
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