본문 바로가기
자동차

전기 모터의 종류 및 원리 (2) (동기 모터와 유도 모터)

by 까몽이 2020. 7. 13.

동기 모터와 유도 모터





안녕하세요. 까망이입니다. 이전 모터 포스팅에 이어서 진행하겠습니다. 오늘 소개할 모터는 동기 모터와 유도 모터입니다. 동기 모터에 대해 먼저 설명해 드리겠습니다. 회전 자계의 극을 전기자의 극이 따라서 회전하는 것이 동기 모터라고 합니다. 전기자는 영구자석을 사용한 경우가 많지만 코일이 감긴 전자석 형식도 있으며, 리럭턴스 형식과 같이 철 등의 강자성체를 사용한 것도 있습니다. 전기자는 회전 자계를 따라 정확히 회전합니다. 즉, 회전 자계에 동기 되기 때문에 동기 모터라 호칭되고 있으며, 회전 자계는 교류의 주파수로 정해지기 때문에 회전수도 주파수로 정해집니다. 동기 모터는 효율이 높고 적은 전류로 유도 모터와 같은 토크를 발생할 수 있습니다. 또한 소형화가 가능하다는 특징이 있습니다.


동기 모터의 한 종류로써 SR이란 모터도 있습니다. SR은 switch reluctance의 줄인말로써, 비교적 새로운 모터로 전기자는 강자성체의 철심뿐으로 4극이나 6극의 돌기부가 있는 형상으로 되어 있으며, 계자철심은 전기자보다 2극이 많습니다. 즉, 전기자가 4극이면, 계자철심은 6극, 전기자가 6즉이면 계자철심은 8극인 구조이며, 서로 마주한 계자철심은 1쌍으로 N극과 S극이 됩니다. 계자코일에 흐르는 전류를 전자제어로 변환시킴으로써 회전 자계를 만들지만 이때의 전기자 위치를 검출하여 컨트롤합니다. 전기자의 돌기부는 변화되는 회전 자계의 자속을 받아들여 회전력을 발생합니다. 이것이 리럭턴스 토크입니다. 전기자의 위치를 검출하기 위한 센서는 필요하지만 영구자석과 코일을 사용하지 않으므로 전기자의 구조가 간단하고 가격도 싸며, 큰 토크로 가변속도 운전도 가능합니다.


다음은 유도 모터입니다. 유도 모터는 전기자가 카고형과 권선형이 있습니다. 카고형은 도체의 봉이 회전중심의 주위를 감싸듯이 몇 개가 배치되어 상하의 링으로 접속한 형상을 하고 있습니다. 권선형은 철심에 코일을 감은 것으로 코일의 양끝은 접속되어 있습니다. 최전 자계를 만드는 계자철심 쪽은 동기 모터와 같지만 유도 모터는 동기 모터와 회전하는 원리는 다릅니다.. 동기 모터는 항상 회전 자계와 같은 방향으로 회전을 하지만 유도 모터는 회전 자계보다 반드시 늦은 속도로 회전합니다.


이 회전속도의 차이를 슬립이라 하는데 이 슬립에 의해 회전력이 발생합니다. 즉, 회전 자계가 생기면 카고의 도체를 자력선이 횡단하므로 전류가 흐릅니다. 카고형 전기자에 전류가 흐르면 N극과 S극이 형성되므로 회전 자계와 작용하여 회전력이 발생합니다. 전기자의 카고에 전류가 흐르는 것은 회전 자계의 자력선을 횡단하므로 전기자가 회전 자계와 동일한 회전이 되면 유도전류는 발생하지 않고 회전력도 얻을 수 없습니다. 그렇기 때문에 로터는 항상 회전 자계보다 늦게 회전하는 것이 유도 모터입니다. 또, 실제의 카고형 전기자는 자속의 밀도를 높이기 위해 적층철심과 카고형 도체를 조합하고 있는 것이 일반적입니다.

댓글