전기 모터

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전기 모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 전기 기계이다.대부분의 전기 모터는 모터의 자기장과 와이어 권선의 전류 사이의 상호작용을 통해 작동하여 모터 축에 가해지는 토크 형태의 힘을 생성합니다.전기 발전기는 기계적으로 전기 모터와 동일하지만 역방향의 전력 흐름으로 작동하여 기계 에너지를 전기에너지로 변환합니다.

전기 모터는 배터리 또는 정류기와 같은 직류(DC) 전원 또는 전력 그리드, 인버터 또는 전기 발전기와 같은 교류(AC) 전원으로 구동될 수 있습니다.

전기 모터는 전원 유형, 구조, 적용 및 동작 출력 유형과 같은 고려사항에 따라 분류할 수 있다.AC 또는 DC에 의해 전원이 공급되고 브러시 또는 브러시리스, 단상, 2상 또는 3상, 축류 또는 방사형 플럭스, 공랭식 또는 수냉식으로 공급될 수 있습니다.

표준화된 모터는 산업용에 편리한 기계 동력을 제공합니다.가장 큰 것은 출력 100메가와트를 초과하는 선박 추진, 파이프라인 압축 및 펌핑 스토리지 애플리케이션에 사용됩니다.

용도에는 산업용 팬, 송풍기 및 펌프, 공작기계, 가전제품, 전동 공구, 차량 및 디스크 드라이브가 포함됩니다.소형 모터는 전기 시계에서 찾을 수 있습니다.트랙션 모터를 사용한 회생 제동과 같은 특정 용도에서는 전기 모터를 발전기로 역방향으로 사용하여 열과 마찰로 손실될 수 있는 에너지를 회수할 수 있습니다.

전기 모터는 팬이나 엘리베이터와 같은 외부 메커니즘을 추진하기 위한 선형 또는 회전력(토크)을 생성합니다.전기 모터는 일반적으로 연속 회전 또는 크기에 비해 상당한 거리에 걸쳐 선형 이동을 하도록 설계되어 있습니다.자기 솔레노이드는 또한 전력을 기계적 운동으로 변환하는 변환기이지만 제한된 거리에 대해서만 운동을 발생시킬 수 있습니다.

★★★

모터

현대 전자 모터 이전에는 정전력에 의해 작동하는 실험적인 모터를 연구했습니다.최초의 전기 모터는 1740년대 ^[2][3]스코틀랜드 수도승 앤드류 고든과 미국인 실험가 벤자민 프랭클린의 실험에서 묘사된 단순한 정전 장치였다.그들의 이면에 있는 이론적인 원리인 쿨롱의 법칙은 1771년 헨리 캐번디쉬에 의해 발견되었지만 발표되지는 않았다.이 법칙은 1785년 샤를 오귀스틴 드 쿨롱에 의해 독립적으로 발견되었고, 그는 그것을 출판하여 현재 그의 이름으로 알려져 ^[4]있다.필요한 고전압을 생성하는 것이 어려웠기 때문에 정전기는 실제 용도로 사용되지 않았습니다.

1799년^[5] 알레산드로 볼타에 의한 전기화학 배터리의 발명은 지속적인 전류 생산을 가능하게 했다.Hans Christian örsted는 1820년에 전류가 자석에 힘을 가할 수 있는 자기장을 만든다는 것을 발견했습니다.앙드레-마리 암페르가 전자기 상호작용의 첫 공식을 개발하고 전류와 ^[6]자기장의 상호작용에 의한 기계적 힘의 생성을 설명하는 암페르의 힘 법칙을 제시하는 데는 몇 주밖에 걸리지 않았습니다.

회전 운동으로 효과를 입증하는 첫 번째 시연은 1821년 9월 3일 영국 ^[7]왕립 연구소의 지하실에서 마이클 패러데이에 의해 이루어졌다.자유 매달린 와이어를 수은 웅덩이에 담그고 그 위에 영구 자석(PM)을 놓았습니다.전류가 와이어를 통과하면 와이어가 자석 주위를 회전하여 전류가 ^[8]와이어 주위에 근접한 원형 자기장을 발생시켰다는 것을 보여줍니다.패러데이는 그의 발견 결과를 Quarterly Journal of Science에 실었고, 그의 장치의 주머니 크기 모델과 함께 그의 논문 복사본을 전 세계 동료들에게 보내 전자파 ^[7]회전 현상을 볼 수 있게 했다.이 모터는 종종 물리학 실험에서 (독성) 수은 대신 브라인으로 대체하여 입증되었습니다.바로우의 바퀴는 이 패러데이의 시연에 대한 초기 개량품이었지만, 이러한 동극 모터와 유사한 동극 모터들은 세기 후반까지 실용에 적합하지 않았다.

1827년 헝가리 물리학자 안요스 제드릭은 전자기 코일로 실험을 시작했다.제드릭은 정류자의 발명으로 연속 회전에 관한 기술적 문제를 해결한 후, 그의 초기 장치를 "전자 자기 회전 장치"라고 불렀습니다.비록 교육용으로만 사용되었지만, 1828년 Jedlik은 실용적인 DC 모터의 세 가지 주요 구성 요소인 고정자, 회전자 및 정류자를 포함하는 최초의 장치를 시연했습니다.이 장치는 고정 부품과 회전 부품 모두의 자기장이 ^{[10][11][12][13][14][15][16]}권선을 흐르는 전류만으로 생성되었기 때문에 영구 자석을 사용하지 않았습니다.

직류 모터

첫 번째 정류자 기계를 회전시킬 수 있는 직류 전기 모터는 ^[17]1832년 영국의 과학자 윌리엄 스터전에 의해 발명되었다.스터전의 작품을 따라, 정류자형 직류 전기 모터가 미국인 발명가 토마스 데이븐포트와 에밀리 데이븐포트에 ^[18]의해 제작되었고, 그는 1837년에 특허를 얻었다.모터는 분당 최대 600회전, 전동 공작 기계와 인쇄기는 ^[19]작동했습니다.기본 배터리 전력의 높은 비용 때문에 모터는 상업적으로 실패했고 데이븐포트는 파산했습니다.여러 발명가들이 스터전을 따라 DC 모터를 개발했지만 모두 동일한 배터리 비용 문제에 직면했습니다.당시에는 배전 시스템이 없었기 때문에 이러한 ^[20]모터에 대한 실질적인 상용 시장은 나타나지 않았다.

비교적 약한 회전 및 왕복 장치를 사용한 많은 다른 시도 후에 프러시아/러시아 모리츠 폰 야코비는 1834년 5월에 최초의 실제 회전 전기 모터를 만들었습니다.그것은 놀라운 기계적 출력 능력을 발전시켰다.그의 모터는 4년 후인 1838년 ^[21]9월에 향상된 세계 기록을 세웠다.그의 두 번째 모터는 14명이 탄 보트를 몰고 넓은 강을 건널 수 있을 만큼 강력했다.1839/40년에도 다른 개발자들은 비슷한 성능의 모터를 제작할 수 있었습니다.

1855년, 제드릭은 유용한 작업을 ^[10][16]할 수 있는 전자기 자기 회전기에 사용되는 것과 비슷한 원리를 사용하여 장치를 만들었습니다.그는 같은 ^[22]해에 전기 자동차 모형을 만들었다.

1864년 안토니오 파치노티가 링 전기자를 처음 설명했을 때 큰 전환점이 찾아왔다.^[6]이것은 대칭적으로 그룹화된 코일을 스스로 닫고 정류자의 막대에 연결한 것이 특징이며, 정류자의 막대의 브러시는 실질적으로 불연 전류를 ^[23][24]공급합니다.상업적으로 성공한 최초의 DC 모터는 1871년 파치노티의 디자인을 재창조하고 베르너 지멘스의 솔루션을 채택한 제노베 그램메의 개발을 따랐다.

DC 기계의 이점은 1867년 지멘스에 의해 발표되고 1869년 ^[6]파시노티에 의해 관찰된 전기 기계의 가역성의 발견에서 비롯되었다.그램은 1873년 비엔나 세계 박람회에서 우연히 그것을 시연했는데, 그는 두 개의 DC 장치를 서로 최대 2km 떨어진 곳에 연결했고, 그 중 하나는 발전기로, 다른 하나는 ^[25]모터로 사용했다.

드럼 로터는 1872년 파치노티의 링 전기자를 대체하기 위해 지멘스 & 할스케의 프리드리히 폰 헤프너 알텐크에 의해 도입되어 기계 ^[6]효율을 향상시켰습니다.라미네이트 로터는 이듬해 Siemens & Halske에 의해 도입되어 철 손실을 줄이고 유도 전압을 높였습니다.1880년, Jonas Wenström은 로터에 권선을 수용하기 위한 슬롯을 제공하여 효율성을 더욱 높였습니다.

1886년, 프랭크 줄리안 스프래그는 가변 부하에서 비교적 일정한 속도를 유지하는 비점화 장치인 최초의 실용적인 DC 모터를 발명했습니다.이 시기에 대한 다른 스프래그 전기 발명품들은 그리드 전기 배전을 크게 개선하였고(토머스 에디슨에 의해 채용된 이전 작업), 전기 모터의 전력을 전기 배전으로 돌려보내고, 가공선과 트롤리 폴을 통해 트롤리에 전기 배전을 제공하였으며, 전기 작동을 위한 제어 시스템을 제공하였다.에러이것은 스프래그가 1887-88년 버지니아 리치몬드에서 최초의 전기 트롤리 시스템, 1892년 전기 엘리베이터와 제어 시스템, 그리고 독립적으로 동력으로 중앙에서 제어되는 자동차가 있는 전기 지하철을 발명하기 위해 전기 모터를 사용할 수 있게 했다.후자는 1892년 사우스 사이드 고가 철도에 의해 시카고에서 처음 설치되었고, 그곳에서 "L"로 널리 알려지게 되었다. 스프래그의 모터와 관련 발명품은 산업용 전기 모터에 폭발적인 관심과 사용을 가져왔다.로터와 스테이터 사이의 공극의 중요성을 인식하지 못하여 허용 가능한 효율의 전기 모터의 개발이 수십 년 동안 지연되었습니다.효율적인 설계는 상대적으로 공극이 ^[26][a]작습니다.더 세인트루이스오랫동안 교실에서 모터 원리를 설명하기 위해 사용되었던 루이 모터는 같은 이유로 비효율적일 뿐만 아니라 현대적인 ^[28]모터처럼 보이지도 않습니다.

전기 모터는 산업에 혁명을 일으켰다.산업 공정은 더 이상 라인 샤프트, 벨트, 압축 공기 또는 유압을 사용하는 동력 전달에 의해 제한되지 않았습니다.대신 모든 기계에 자체 전원을 장착하여 사용 시 제어가 용이하고 전력 전송 효율이 향상되었습니다.농업에 사용되는 전기 모터는 곡물을 다루거나 물을 퍼내는 것과 같은 작업에서 인간과 동물의 근력을 제거했다.가정용 전기 모터(세탁기, 식기 세척기, 선풍기, 에어컨 및 냉장고(아이스 박스 교체) 사용)는 가정에서의 중노동량을 줄이고 편의성, 안락성 및 안전성의 보다 높은 기준을 가능하게 했습니다.오늘날 전기 모터는 미국에서 ^[29]생산되는 전기 에너지의 절반 이상을 소비합니다.

교류 모터

1824년 프랑스 물리학자 프랑수아 아라고는 아라고의 회전이라고 불리는 회전 자기장의 존재를 공식화했습니다.이 회전은 수동으로 켜고 끄는 것으로, Walter Baily가 1879년에 사실상 최초의 원시 유도 ^{[30][31][32][33]}모터로 시연했습니다.1880년대에 많은 발명가들이 작동 가능한 AC^[34] 모터를 개발하려고 노력했습니다. 왜냐하면 장거리 고전압 전송에서 AC의 장점이 AC 모터의 작동 불능으로 상쇄되었기 때문입니다.

최초의 교류 무정전자 유도 모터는 1885년 갈릴레오 페라리에 의해 발명되었다.페라리는 1886년에 ^[35]더 발전된 장치를 제작함으로써 그의 첫 디자인을 개선할 수 있었다.1888년 토리노 왕립과학원은 "그 원리에 기초한 장치는 ^[33][36][37]모터로서 상업적 중요성을 가질 수 없다"는 결론을 내리면서 모터 작동의 기초를 상세히 설명한 페라리스의 연구를 발표했다.

가능한 산업 발전은 니콜라 테슬라에 의해 구상되었는데, 그는 1887년 그의 유도 모터를 독립적으로 발명했고 1888년 5월에 특허를 획득했습니다.같은 해 테슬라는 AIEE에 특허받은 3가지 2상 4극 모터 타입을 설명한 논문 A New System of Alternate Current Motors and Transformers를 발표했다.하나는 비자기 시동 저항성 모터를 형성하는 4극 로터가 있고, 다른 하나는 자기 시동 유도 모터를 형성하는 권선 로터가 있고, 그리고 세 번째는 진정한 동기입니다.로터 권선에 개별적으로 여진된 DC 공급이 있는 만성 모터.그러나 1887년 테슬라가 출원한 특허 중 하나는 또한 단락 권선 유도 모터에 관한 것이었다.이미 Feraris로부터 권리를 취득한 George Westinghouse는 즉시 Tesla의 특허(60,000달러 + 판매 hp당 2.50달러,^[35] 1897년까지 지불)를 구입하여 Tesla를 모터 개발에 고용하고 C.F.를 할당했습니다. 스콧은 테슬라를 돕기 위해 1889년 ^{[38][39][40][41]}테슬라는 다른 일을 하기 위해 떠났다.정속 AC유도모터는 ^[34]노면전차에 적합하지 않은 것으로 밝혀졌지만 ^[42][43][44]웨스팅하우스 엔지니어들은 1891년 콜로라도주 텔루라이드에서 광산에 전력을 공급하는 데 성공했다.Westinghouse는 1892년에 최초의 실용적인 유도 모터를 달성했고 1893년에 다상 60Hz 유도 모터 라인을 개발했지만, 이 초기 Westinghouse 모터들은 권상 로터가 있는 2상 모터였다.B.G. 람은 나중에 회전 막대 권선 ^[38]로터를 개발했다.

3상 개발을 꾸준히 추진한 미하일 돌리보-도브로볼스키는 1889년 시동 레오스타트가 달린 케이지 로터와 권선 로터의 3상 유도 모터와 1890년 3림 변압기를 발명했습니다.AEG와 Maschinenfabrik Oerlikon의 합의 후, Doliwo-Dobrowolski와 Charles Eugene Lancelot Brown은 20-hp 다람쥐 케이지와 100-hp 권선 로터 등 더 큰 모델을 개발했습니다.이들은 실제 ^[35]작동에 적합한 최초의 3상 비동기 모터였다.1889년 이래, 3상 기계의 유사한 개발이 Wenström에 시작되었다.1891년 프랑크푸르트 국제 전기 기술 전시회에서 최초의 장거리 3상 시스템이 성공적으로 발표되었습니다.그것은 정격 15kV였고 네카르 강의 라우펜 폭포에서 175km 이상 뻗어 있었다.Laffen 발전소는 240kW 86V 40Hz 교류발전기와 스텝업 변압기를 포함했고, 전시회에서 강압 변압기는 원래 동력원의 ^[35]이동을 나타내는 100hp 3상 유도 모터를 공급했습니다.3상 유도는 현재 대부분의 상업적 ^[45][46]용도에 사용되고 있습니다.미하일 돌리보-도브로볼스키는 테슬라의 모터가 2상 맥동 때문에 실용적이지 않다고 주장했고, 이것이 테슬라가 3상 작업을 ^[47]계속하도록 자극했다.

General Electric Company는 1891년에 ^[38]3상 유도 모터를 개발하기 시작했습니다.1896년까지, 제너럴 일렉트릭과 웨스팅 하우스는 후에 다람쥐 케이지 ^[38]로터라고 불리는 바 와인딩 로터 디자인을 위한 교차 라이선스 계약을 체결했습니다.이러한 발명과 혁신을 통해 유도 모터가 개선됨에 따라 현재 100마력 유도 모터가 ^[38]1897년 7.5마력 모터와 동일한 장착 치수를 갖게 되었습니다.

21세기

2022년 전기 모터 판매량은 8억대로 추정되며 매년 10%씩 증가하고 있습니다.전기 모터는 전 세계 ^[48]전력의 50%를 소비한다.

구성 요소들

전기 모터의 두 가지 기계 부품은 움직이는 로터와 움직이지 않는 스테이터입니다.또한 두 개의 전기 부품(자석 세트 및 전기자)을 포함하며, 하나는 로터에 부착되고 다른 하나는 스테이터에 부착되어 함께 자기 ^[49]회로를 형성합니다.

• 필드 자석 - 자석은 전기자를 통과하는 자기장을 생성합니다.이것들은 전자석 또는 영구 자석이 될 수 있습니다.필드 자석은 일반적으로 스테이터와 로터의 전기자에 있지만 일부 모터 유형에서는 반전됩니다.

베어링

로터는 베어링에 의해 지지되며, 베어링은 로터가 축을 중심으로 회전할 수 있도록 합니다.베어링은 모터 ^[50]하우징에 의해 지지됩니다.

로터

로터는 기계적인 힘을 전달하는 움직이는 부품입니다.로터는 일반적으로 전류를 전달하는 도체를 보유하고 있으며, 스테이터의 자기장이 샤프트를 회전시키기 위해 힘을 가합니다.또는 일부 로터는 영구 자석을 운반하고 스테이터는 도체를 유지한다.영구 자석은 더 큰 작동 속도와 출력 ^[51]범위에서 높은 효율성을 제공합니다.

스테이터와 로터 사이에는 공극이 있어 회전할 수 있습니다.갭의 폭은 모터의 전기적 특성에 상당한 영향을 미칩니다.갭이 크면 퍼포먼스가 약해지므로 일반적으로 가능한 한 작게 제작됩니다.모터가 작동하는 저역률의 주요 공급원입니다.공기 틈새에 따라 자화 전류가 증가하고 역률이 감소하므로 좁은 틈새가 좋습니다.반대로 너무 작은 간격은 소음과 손실 외에도 기계적 문제를 야기할 수 있다.

모터 샤프트는 베어링을 통해 부하가 가해지는 모터 외부까지 연장됩니다.하중의 힘은 최외측 베어링을 넘어 작용하기 때문에 하중은 ^[50]오버행이라고 한다.

스테이터

스테이터는 로터를 둘러싸고 있으며, 일반적으로 강자성 철심 또는 영구 자석으로 구성된 전자석인 필드 자석을 포함합니다.이는 로터 전기자를 통과하는 자기장을 생성하여 권선에 힘을 가합니다.스테이터 코어는 라미네이션이라고 불리는 서로 절연된 많은 얇은 금속 판으로 구성됩니다.라미네이션은 고체 코어를 사용할 경우 발생하는 에너지 손실을 줄이기 위해 사용됩니다.세탁기와 에어컨에 사용되는 수지 충전 모터는 수지(플라스틱)의 감쇠 특성을 이용하여 소음과 진동을 줄입니다.이 모터들은 고정자를 플라스틱으로 ^[52]캡슐화한다.

전기자

전기자는 강자성 코어의 와이어 권선으로 구성됩니다.와이어를 통과하는 전류는 필드 자석의 자기장에 힘(로렌츠 힘)을 가하여 로터를 회전시켜 기계적 출력을 전달합니다.와인딩은 코일에 부설된 와이어로, 일반적으로 적층된 부드러운 철의 강자성 코어로 감겨 전류가 통전될 때 자극이 형성됩니다.

전기 기계는 돌기 및 비상극 구성으로 제공됩니다.돌기극 모터에서 로터와 스테이터의 강자성 코어는 극이라고 불리는 돌기를 가지고 있으며, 극면 아래의 각 극 주위에 와이어가 감겨 있으며, 와이어를 통해 전류가 흐를 때 자기장의 북극 또는 남극이 됩니다.비평활극(또는 분산장 또는 원형 회전자) 모터에서 강자성 코어는 부드러운 원통이며, 둘레에 있는 슬롯에 권선이 균등하게 분포되어 있습니다.권선에 교류 전류를 공급하면 코어에 연속적으로 ^[53]회전하는 극이 생성됩니다.음영극 모터에는 극의 자기장의 위상을 지연시키는 극의 일부에 감겨 있습니다.

정류자

정류자는 로터에 전류를 공급하는 회전식 전기 스위치입니다.샤프트가 회전할 때 로터 권선의 전류 흐름을 주기적으로 반전시킵니다.전기자의 여러 금속 접점 세그먼트로 구성된 실린더로 구성됩니다.정류자에 대한 탄소 프레스와 같은 부드러운 전도성 재료로 만들어진 "브러쉬"라고 불리는 두 개 이상의 전기 접점.브러시는 회전하면서 연속 정류자 세그먼트와 슬라이딩 접촉하여 로터에 전류를 공급합니다.로터의 권선은 정류자 세그먼트에 연결됩니다.정류자는 각 반회전(180°)마다 로터 권선의 전류 방향을 주기적으로 반전시키므로 로터에 가해지는 토크는 항상 동일한 ^[54]방향으로 유지됩니다.이 전류 반전이 없으면 각 로터 권선의 토크 방향이 반회전할 때마다 반전되어 로터가 정지합니다.정류자는 비효율적이며 정류된 모터는 대부분 브러시리스 직류 모터, 영구 자석 모터 및 유도 모터로 대체되었습니다.

모터 공급 및 제어

모터 공급

DC 모터는 일반적으로 위에서 설명한 바와 같이 분할 링 정류자를 통해 공급됩니다.

AC 모터의 전류는 슬립 링 정류자 또는 외부 전류 중 하나를 사용하여 얻을 수 있습니다.고정속도 또는 가변속도 제어 타입으로 동기 또는 비동기식으로 할 수 있습니다.범용 모터는 AC 또는 DC에서 작동할 수 있습니다.

모터 제어

DC 모터는 단자에 인가되는 전압을 조정하거나 펄스 폭 변조(PWM)를 사용하여 가변 속도로 작동할 수 있습니다.

고정 속도로 작동하는 AC 모터는 일반적으로 그리드에서 직접 또는 모터 소프트 스타터를 통해 전원을 공급받습니다.

가변 속도로 작동하는 AC 모터에는 다양한 파워 인버터, 가변 주파수 구동 또는 전자 정류기 기술이 적용되어 있습니다.

전자 정류자라는 용어는 일반적으로 자가 정류 브러시리스 DC 모터 및 스위치 저항 모터 용도와 관련이 있습니다.

종류들

전기 모터는 자기, 정전 및 압전이라는 세 가지 물리적 원리 중 하나로 작동합니다.

자기모터는 로터와 스테이터 양쪽에 자기장이 형성된다.이 두 필드 사이의 생성물은 힘을 발생시켜 모터 샤프트에 토크를 발생시킵니다.이러한 필드 중 하나 또는 둘 다 로터의 회전에 따라 변화해야 합니다.이것은 적절한 시간에 극을 켜고 끄거나 극의 강도를 변화시킴으로써 이루어집니다.

주요 유형은 DC 모터와 AC ^[55]모터이며, 후자가 ^{[citation needed]}전자를 대체합니다.

AC 전기 모터는 비동기식 또는 ^[56]동기식입니다.

일단 시동되면 동기 모터는 모든 정상 토크 조건에서 이동 자기장의 속도와 동기화되어야 합니다.

동기식 기계에서 자기장은 개별적으로 들뜬 권선이나 영구 자석과 같은 유도 이외의 방법으로 제공되어야 한다.

분수 마력 모터는 정격이 약 1마력(0.746kW) 미만이거나 표준 1HP 모터보다 작은 표준 프레임 크기로 제조됩니다.많은 가정용 모터와 산업용 모터들은 분수 마력급이다.

모터^{[57][58][59][60][61][62][63]} 정류 유형

자급자			외부 정류
기계 정류자		전자 정류자[63][b]	비동기	동기2
AC[65][c]	직류	AC5, 6	AC6
유니버설(AC 정류자 시리즈[62] 또는 AC/DC[61])1 거부감	전기적으로 들뜬 상태: 따로 들뜨다 시리즈 션트 컴파운드 PM	PM 로터: 블록 강자성 로터: SRM	삼상: SCIM 3, 8 메모리 4, 7, 8 2상 (표준) 단상: 보조 권선(분할 위상: 저항 또는 콘덴서 시작) 음영극 비대칭 고정자	WRSM, PMSM 또는 BLAC:[63] IPMSM SPMSM 시스템 히스테리시스 하이브리드: SyRM-PM 하이브리드 이력유도 스테퍼
심플 일렉트로닉스	정류기, 리니어 트랜지스터 또는 DC 초퍼	보다 상세 일렉트로닉스	가장 정교한 전자기기(VFD), 제공되는 경우

주의:

• 회전은 AC 전압의 주파수와 무관합니다.
• 회전은 동기 속도(모터-스테이터 필드 속도)와 동일합니다.
• SCIM에서 고정 속도 동작 회전은 동기 속도와 동일하며 슬립 속도가 감소합니다.
• 비슬립 에너지 복구 시스템에서는 일반적으로 모터 시동에 WRIM을 사용하지만 로드 속도를 변경하는 데 사용할 수 있습니다.
• 가변 속도 작동
• 유도 및 동기 모터 드라이브는 일반적으로 6단계 또는 정현파형 출력을 사용하는 반면, BLDC 모터 드라이브는 일반적으로 사다리꼴 전류 파형을 사용합니다. 그러나 정현파 및 사다리꼴 PM 기계의 동작은 기본적인 ^[67]측면에서 동일합니다.
• 가변 속도 동작에서 WRIM은 슬립 에너지 회수 및 이중 공급 유도 기계 애플리케이션에 사용됩니다.
• 케이지 권선은 단락된 다람쥐 케이지 로터이며 권선은 슬립링을 통해 외부로 접속된다.
• 대부분 단상이고 3상이에요

약어:

• BLAC – 브러시리스 AC
• BLDC –브러시리스 DC
• BLDM – 브러시리스 DC 모터
• EC – 전자 정류자
• PM – 영구 자석
• IPMSM – 내부 영구 자석 동기 모터
• PMSM – 영구 자석 동기 모터
• SPM – 표면 영구 자석 동기 모터
• SCIM – 다람쥐 케이지 유도 모터
• SRM – 스위치형 저항 모터
• SyRM – 동기식 저항 모터
• VFD – 가변 주파수 드라이브
• WRIM – 권상 회전자 유도 모터
• WRSM – 권상 로터 동기 모터
• LRA – 록트로터 암페어:최대 전압을 인가할 때 시작 조건에서 예상할 수 있는 전류입니다.기동시에 즉시 발생합니다.
• RLA – 정격 부하 암페어:모든 작동 조건에서 모터가 소비해야 하는 최대 전류.흔히 러닝 로드 암페어라고 잘못 불리는데, 이는 모터가 항상 이러한 암페어를 끌어당겨야 한다고 잘못 인식하게 합니다.
• FLA – 풀로드 암페어:1976년에 「RLA – 정격 부하 암페어」로 변경.

자가 정류 모터

브러시드 DC 모터

대부분의 DC 모터는 소형 영구 자석(PM) 타입입니다.회전과 ^[68]동기하여 모터 권선의 전류를 반전시키기 위한 브러시된 내부 기계적 정전이 포함되어 있습니다.

전기 여자 DC 모터

정류된 직류모터는 회전축에 장착된 전기자에 감긴 한 쌍의 회전권선을 가진다.샤프트는 정류자도 운반합니다.따라서 모든 브러시된 DC 모터에는 권선을 통해 AC가 흐릅니다.전류는 정류자와 접촉하는 하나 이상의 브러시 쌍을 통해 흐릅니다. 브러시는 외부 전력원을 회전 전기자에 연결합니다.

회전 전기자는 적층된 "부드러운" 강자성 코어에 감긴 하나 이상의 와이어 코일로 구성됩니다.브러시의 전류는 정류자와 전기자의 권선 하나를 통해 흐르며, 임시 자석(전자석)이 됩니다.생성된 자기장은 모터 프레임의 일부로 PM 또는 다른 권선(필드 코일)에 의해 생성된 정지 자기장과 상호 작용합니다.두 자기장 사이의 힘이 샤프트를 회전시킵니다.정류자는 로터가 회전할 때 코일로 전원을 전환하여 극이 스테이터 필드의 자극과 완전히 정렬되지 않도록 하여 전원이 공급되는 한 로터가 계속 회전합니다.

고전적인 정류자 DC 모터의 한계 중 대부분은 정류자와 접촉을 유지하기 위해 브러시가 필요하기 때문에 마찰이 발생합니다.브러시는 정류자 섹션 사이의 절연 틈새를 가로지르는 동안 불꽃을 일으킵니다.정류자 설계에 따라 브러시는 인접한 섹션 사이에 단락을 일으켜 코일 끝을 형성할 수 있습니다.또한 로터코일의 인덕턴스에 의해 회로가 개방될 때 각각에 걸친 전압이 상승하여 스파크가 증가한다.이 스파크는 너무 빠른 스파크가 정류자를 과열, 부식 또는 녹이기 때문에 기계의 최대 속도를 제한합니다.브러시의 단위 면적당 전류 밀도와 저항률은 모터 출력을 제한합니다.틈새를 넘으면 전기적 소음도 발생합니다. 스파크가 발생하면 RFI가 발생합니다. 브러시는 결국 마모되어 교체가 필요하며 정류자 자체는 마모, 유지보수 또는 교체가 필요합니다.대형 모터의 정류자 어셈블리는 많은 부품의 정밀한 조립이 필요한 고비용 요소입니다.소형 모터의 경우 정류자는 일반적으로 로터에 영구적으로 통합되어 있으므로, 정류자를 교체하려면 일반적으로 로터를 교체해야 합니다.

대부분의 정류자는 원통형이지만 일부는 절연체에 장착된 평평한 세그먼트 디스크입니다.

큰 브러시는 접촉면적이 넓어 모터 출력을 최대화하지만 작은 브러시는 질량이 낮아 과도한 스파크 없이 모터 구동 속도를 최대화할 수 있습니다(작은 브러시는 저비용이 바람직합니다).마찰 손실(효율 저하)이 크고 브러시 및 정류자 마모가 가속화됨에도 불구하고 더 단단한 브러시 스프링을 사용하여 주어진 질량의 브러시를 더 빠른 속도로 작동시킬 수 있습니다.따라서 DC 모터 브러시 설계는 출력 전력, 속도 및 효율성/마모 사이의 균형을 유지합니다.

DC 기계는 다음과 ^[69]같이 정의됩니다.

• 전기자 회로 – 하중을 전달하는 권선(정지 상태 또는 회전 상태).
• 필드 회로 – 자기장을 생성하는 와인딩 세트입니다.
• 통신:정류할 수 있거나 DC를 유도할 수 있는 기계적 기술입니다.

브러시드 DC 모터의 5가지 유형은 다음과 같습니다.

• 션트 와인딩
• 직렬 감김
• 복합(2개의 구성):
  • 누적 화합물
  • 차등 복합
• 영구 자석(표시되지 않음)
• 개별적으로 들뜨다(표시되지 않음).

영구 자석

영구 자석(PM) 모터에는 스테이터 프레임에 계자 권선이 없으며, 대신 PM에 의존하여 자기장을 제공합니다.전기자와 직렬로 권선을 보정하여 부하 하에서의 통전을 개선하기 위해 대형 모터에 사용할 수 있습니다.이 필드는 고정되어 있으며 속도 제어를 위해 조정할 수 없습니다.PM 필드(스타터)는 필드 권선의 전력 소비를 제거하기 위해 미니어처 모터에서 편리합니다.대부분의 대형 DC 모터는 스테이터 권선이 있는 "다이나모" 유형입니다.과거에는 PM이 분해될 경우 높은 플럭스를 유지할 수 없었습니다. 필요한 플럭스를 얻기 위해서는 필드 와인딩이 더 실용적이었습니다.그러나 대형 PM은 비용이 많이 들 뿐만 아니라 위험하고 조립이 어렵습니다. 이는 대형 기계의 상처 부위를 선호합니다.

전체 무게와 크기를 최소화하기 위해 미니어처 PM 모터에는 네오디뮴으로 만든 고에너지 자석이 사용될 수 있습니다. 대부분은 네오디뮴-철-보론 합금입니다.높은 플럭스 밀도로 인해 고에너지 PM을 가진 전기 기계는 최소한 단일 공급 동기 및 유도 전기 기계와 경쟁할 수 있습니다.미니어처 모터는 최소 3개의 로터 극(로터 위치에 관계없이 시동을 걸기 위해)이 있고 외부 하우징이 곡선 필드 자석의 외부를 자기적으로 연결하는 강철 튜브라는 점을 제외하면 그림의 구조와 유사합니다.

전자 정류자(EC)

브러시리스 DC

브러시드 DC 모터의 문제의 일부는 BLDC 설계로 해소되었습니다.이 모터에서 기계적 "회전 스위치" 또는 정류자는 로터의 위치에 동기화된 외부 전자 스위치로 대체됩니다.BLDC 모터는 일반적으로 85% ^[70]이상 효율이 최대 96.5%에 달하며 브러시 DC 모터는 일반적으로 75~80% 효율입니다.

BLDC 모터의 특징적인 사다리꼴 역기전력(CEMF) 파형은 부분적으로 균일하게 분포되는 스테이터 권선과 부분적으로 로터의 영구 자석 배치에서 파생됩니다.전자 정류 DC 모터 또는 내부 직류 모터라고도 하는 사다리꼴 BLDC 모터의 스테이터 권선은 단상, 2상 또는 3상일 수 있으며 로터 위치 감지 및 저비용 폐쇄 루프 정류자 제어를 위해 권선에 장착된 홀 효과 센서를 사용합니다.

BLDC 모터는 컴퓨터 디스크 드라이브나 비디오 카세트 레코더와 같이 정밀한 속도 제어가 필요한 경우에 일반적으로 사용됩니다.CD, CD-ROM(등) 드라이브내의 스핀들, 및 팬, 레이저 프린터, 카피기등의 오피스 제품내의 메카니즘.기존 모터에 비해 다음과 같은 몇 가지 장점이 있습니다.

• 음영 극 모터를 사용하는 AC 팬보다 효율이 높고 AC 팬보다 훨씬 냉각됩니다.이 냉각 작동은 팬 베어링의 수명을 크게 향상시킵니다.
• 정류자가 없으면 정류자가 있는 브러시드 DC 모터에 비해 BLDC 모터의 수명이 상당히 길어질 수 있습니다.전류는 전기 및 RF 노이즈를 발생시키는 경향이 있습니다. 정류자 또는 브러시가 없으면 오디오 기기나 컴퓨터와 같은 전기적으로 민감한 장치에 BLDC 모터를 사용할 수 있습니다.
• 전류를 제공하는 동일한 홀 효과 센서는 폐쇄 루프 제어(서보 제어) 애플리케이션에 편리한 타코미터 신호를 제공할 수 있습니다.팬에서는 회전 속도계 신호를 사용하여 "팬 OK" 신호를 유도할 수 있을 뿐만 아니라 구동 속도 피드백을 제공할 수 있습니다.
• 모터는 내부 또는 외부 클럭과 동기화하여 정확한 속도 제어를 제공할 수 있습니다.
• BLDC 모터는 불꽃이 튀지 않기 때문에 휘발성 화학물질과 연료가 있는 환경에 적합합니다.스파크는 또한 오존을 발생시켜 환기가 잘 되지 않는 건물에 축적될 수 있다.
• BLDC 모터는 보통 컴퓨터와 같은 소형 기기에 사용되며 열을 제거하기 위해 팬에 사용됩니다.
• 소음이 적기 때문에 진동의 영향을 받는 기기의 장점입니다.

현대의 BLDC 모터의 출력은 1와트의 몇 분의 1에서 몇 킬로와트까지 다양합니다.전기 자동차에는 최대 100kW 정격의 대형 BLDC 모터가 사용됩니다.그것들은 또한 전기 모형 항공기에서도 사용된다.

스위치 저항 모터

스위치 저항 모터(SRM)에는 브러시 또는 영구 자석이 없으며 로터에는 전류가 흐르지 않습니다.토크는 로터의 극과 스테이터의 극이 약간 어긋나기 때문에 발생합니다.로터는 스테이터의 자기장과 정렬되며, 스테이터 필드 권선은 순차적으로 통전되어 스테이터 필드를 회전합니다.

계자 권선에 의해 생성되는 자속은 스테이터의 통전된 극에 가장 가까운 로터 극을 통해 자속을 보내는 최소 자속의 경로를 따라 로터의 극을 자화하고 토크를 생성합니다.로터가 회전하면 서로 다른 권선이 통전되어 로터가 계속 회전합니다.

SRM은 일부 어플라이언스^[71] 및 ^[72]차량에서 사용됩니다.

범용 AC/DC 모터

교류 또는 직류 전원으로 작동하도록 설계할 수 있기 때문에 정류, 전기적으로 들뜬 직렬 또는 병렬 감김 모터를 범용 모터라고 합니다.범용 모터는 계자와 전기자 코일(그리고 그 결과 발생하는 자기장)의 전류가 동시에 역극성을 띠기 때문에 AC에서 잘 작동할 수 있으며, 그에 따라 일정한 회전방향으로 기계적 힘이 발생한다.

범용 모터는 통상적인 전원 라인 주파수로 동작하기 때문에, 통상 킬로와트 미만의 용도에 사용됩니다.범용 모터는 전기 철도에서 전통적인 철도 견인 모터의 기초를 형성했습니다.이 응용 프로그램에서 DC에서 작동하도록 설계된 모터에 AC 전원을 사용하면 특히 DC의 경우 고체(비적층) 철을 사용하는 모터장 극 피스의 와전류 가열로 인해 효율 손실이 발생합니다.현재는 거의 사용되지 않습니다.

장점은 높은 시동 토크와 컴팩트한 설계를 가진 모터에 AC 전원을 사용할 수 있다는 것입니다.반면 유지보수는 더 높고 수명은 더 짧습니다.이러한 모터는 많이 사용되지 않고 시동 토크 요구가 높은 장치에 사용됩니다.필드 코일의 여러 탭은 단계별 스피드 컨트롤을 제공합니다(불확실).많은 속도를 광고하는 가정용 블렌더는 일반적으로 필드 코일과 여러 탭 및 모터와 직렬로 삽입할 수 있는 다이오드를 결합합니다(모터가 반파 정류된 AC에서 작동).범용 모터는 전자 속도 제어에도 적합하며 가정용 세탁기와 같은 장치의 선택이기도 합니다.모터는 전기자에 대한 필드 권선을 전환하여 드럼(전방 및 후진 모두)을 교반할 수 있습니다.

SCIM은 전력선 주파수에 의해 허용된 것보다 더 빨리 샤프트를 회전시킬 수 없지만 유니버설모터는 훨씬 더 빠른 속도로 작동할 수 있습니다.따라서 블렌더, 진공청소기, 헤어드라이어 등 고속 경량화가 필요한 가전제품에 유용합니다.드릴, 샌더, 원형, 지그톱 등 모터 특성이 잘 작동하는 휴대용 전동 공구에도 흔히 사용됩니다.많은 진공 청소기와 제초기 모터가 10,000rpm을 넘는 반면, 미니어처 그라인더는 30,000rpm을 초과할 수 있습니다.

외부 정류된 AC 기계

AC유도모터 및 동기모터는 AC전원 그리드에 의한 고정속도 어플리케이션 또는 가변주파수 구동(VFD) 컨트롤러로부터의 가변속도 어플리케이션용으로 공급되는 단상 또는 다상 사인파 또는 준 사인파 파형 파워에서의 동작에 최적화되어 있다.

유도 모터

유도 모터는 변압기 동작과 마찬가지로 전자 유도에 의해 로터에 전원이 전달되는 비동기식 AC 모터입니다.스테이터(정지부)는 본질적으로 변압기의 1차측이고 로터(회전부)는 2차측이기 때문에 유도모터는 회전변압기와 유사하다.다상 유도 모터는 업계에서 널리 사용되고 있습니다.

케이지 및 권상 로터

유도모터는 다람쥐 케이지 유도모터(SCIM)와 권상 로터 유도모터(WRIM)로 나눌 수 있습니다.SCIM에는 로터 끝에 있는 링에 의해 전기적으로 연결된 보통 알루미늄 또는 구리인 솔리드 막대로 구성된 무거운 권선이 있습니다.막대기와 링은 전체적으로 동물의 회전 운동 케이지와 매우 흡사하다.

이 권선으로 유도되는 전류는 로터 자기장을 제공합니다.로터 바의 모양에 따라 속도-토크 특성이 결정됩니다.저속에서는 다람쥐 케이지에 유도되는 전류가 거의 라인 주파수로 발생하며 케이지의 바깥쪽에 머무르는 경향이 있습니다.모터가 가속함에 따라 슬립 주파수가 낮아지고 내부에 더 많은 전류가 도달합니다.케이지 내외부의 권선부의 저항을 변화시키는 철근을 성형함으로써 로터 회로에 가변 저항을 효과적으로 삽입할 수 있다.그러나 이러한 모터의 대부분은 균일한 막대를 사용합니다.

WRIM에서 로터 권선은 다수의 절연 와이어로 구성되어 모터 샤프트의 슬립 링에 연결됩니다.외부저항기 또는 다른 제어장치는 로터회로 내에 접속할 수 있다.저항을 사용하면 상당한 전력을 소모하지만 모터 속도를 제어할 수 있습니다.컨버터는 로터 회로에서 공급되며, 그렇지 않으면 인버터 또는 별도의 모터 제너레이터를 통해 전력 시스템으로 낭비될 슬립 주파수 전력을 반환할 수 있습니다.

WRIM은 주로 전체 속도 범위에서 높은 시작 토크를 필요로 하는 부하 또는 높은 관성 부하를 시작하는 데 사용됩니다.2차 저항 또는 슬립 링 스타터에 사용되는 저항을 올바르게 선택함으로써 모터는 0단계의 비교적 낮은 공급 전류에서 최대 토크를 생성할 수 있습니다.

모터의 토크 곡선이 로터 회로에 연결된 저항의 양만큼 효과적으로 변경되기 때문에 모터 속도가 변경될 수 있습니다.저항이 증가하면 최대 토크의 속도가 감소합니다.제로 속도에서 최대 토크가 발생하는 지점 이상으로 저항이 증가하면 토크가 더욱 감소합니다.

속도에 따라 증가하는 토크 곡선을 가진 부하와 함께 사용할 경우, 모터는 모터에 의해 발생하는 토크가 부하 토크와 동일한 속도로 작동합니다.부하를 줄이면 모터 속도가 빨라지는 반면 부하가 증가하면 부하와 모터 토크가 다시 같아질 때까지 모터 속도가 느려집니다.이러한 방식으로 작동하면 슬립 손실이 2차 저항에서 소멸되어 상당한 양이 될 수 있습니다.속도 조절과 순효율이 떨어진다.

토크 모터

토크 모터는 정지된 상태, 즉 로터의 회전이 차단된 상태에서 손상을 입지 않고 무한히 작동할 수 있습니다.이 작동 모드에서 모터는 부하에 일정한 토크를 가합니다.

일반적인 용도는 테이프 드라이브의 공급 및 감김 릴 모터입니다.이 응용 프로그램에서는 저전압에 의해 구동되는 이러한 모터의 특성은 캡스턴이 테이프 헤드를 통해 테이프를 공급하는지 여부에 관계없이 테이프에 일정한 광장력을 가합니다.높은 전압(높은 토크를 전달)으로 구동되는 토크 모터는 기어 또는 클러치 같은 추가 메커니즘 없이 빨리 감기 및 되감기 작동을 수행할 수 있습니다.컴퓨터 게임 세계에서는 토크 모터가 힘 피드백 스티어링 휠에 사용됩니다.

또 다른 일반적인 애플리케이션은 전자 가바나로 내연기관의 스로틀을 제어하는 것입니다.모터는 리턴 스프링에 대해 작동하여 가바나 출력에 따라 스로틀을 이동합니다.후자는 점화 시스템 또는 자기 픽업의 전기 펄스를 카운트하여 엔진 속도를 모니터링하며 속도에 따라 전류량을 약간 조정합니다.엔진이 원하는 속도에 비해 감속하면 전류가 증가하여 더 많은 토크가 생성되고 리턴 스프링을 잡아당겨 스로틀이 열립니다.엔진이 너무 빨리 작동하면 가바나에서 전류를 줄여 리턴 스프링이 뒤로 당겨지고 스로틀이 감소합니다.

동기 모터

동기식 전기 모터는 교류 모터입니다.AC와 동일한 주파수로 자석을 통과하는 코일과 함께 회전하는 로터가 포함되어 있으며 이를 구동하기 위한 자기장을 생성합니다.일반적인 작동 조건에서는 제로 슬립입니다.반대로 유도 모터는 토크를 생성하기 위해 미끄러져야 합니다.동기 모터의 한 종류는 로터가 직류장에 의해 들뜨는 것을 제외하면 유도 모터와 같습니다.슬립 링 및 브러시는 로터에 전류를 전달합니다.로터 폴은 서로 연결되어 동일한 속도로 움직입니다.또 다른 유형은 저부하 토크를 위해 기존의 다람쥐 케이지 로터에 평평한 접지를 설치하여 개별 극을 만듭니다.또 다른 것은 제2차 세계대전 이전의 시계와 오래된 해먼드 장기에서 만들어진 것으로 로터 권선과 개별 극이 없다.자동 부팅이 되지 않습니다.이 시계는 뒷면에 있는 작은 노브로 시작하는 수동이 필요한 반면, 오래된 Hammond 오르간에는 스프링으로 작동되는 수동 스위치로 연결된 보조 시동 모터가 있었다.

히스테리시스 동기 모터는 일반적으로 (본질적으로) 1상용 위상 시프트 캐패시터를 갖춘 2상 모터입니다.유도 모터처럼 시작하지만 슬립률이 충분히 감소하면 로터(평활 실린더)가 일시적으로 자화됩니다.극이 분산되어 있어 영구 자석 동기 모터처럼 작동합니다.로터 재료는 일반적인 못과 마찬가지로 자성을 유지하지만 거의 어렵지 않게 소자할 수 있습니다.일단 작동하면 로터 폴은 제자리에 유지되고 표류하지 않습니다.

저출력 동기 타이밍 모터(기존 전기시계용 등)는 다극 영구 자석 외부 컵 로터를 갖추고 음영 코일을 사용하여 시작 토크를 제공할 수 있습니다.텔레크로닉 클럭 모터에는 시작 토크를 위한 음영 극과 이산 2극 로터처럼 작동하는 2스포크 링 로터가 있습니다.

이중 급전 전기 기계

이중으로 공급되는 전기모터는 에너지 변환 프로세스에 활성(즉, 작동) 전력을 기여하는 2개의 독립된 다상 권선 세트를 가지며, 적어도 1개의 권선 세트가 가변속 운전용으로 전자적으로 제어된다.2개의 독립된 다상 권선 세트(즉, 이중 전기자)는 위상 중복 없이 단일 패키지로 제공되는 최대값이다.이중으로 공급되는 전기 모터는 주어진 여자 주파수에서 동기 속도의 2배인 효과적인 고정 토크 속도 범위를 가집니다.이는 단일 공급 전기 기계(활성 권선 세트 1개)의 2배에 달하는 일정 토크 속도 범위입니다.

이중으로 공급되는 모터는 더 작은 전자 변환기를 사용할 수 있지만, 로터 권선과 슬립 링의 비용은 전력 전자 부품에서 절약되는 비용을 상쇄할 수 있습니다.어려움은 동기 속도 제한 응용 ^[73]프로그램에 가까운 속도 제어에 영향을 미칩니다.

특수 자기 모터

로터리

무철 또는 무심 로터 모터

코어리스 또는 무철 DC 모터는 전용 영구 자석 DC ^[68]모터입니다.고속 가속에 최적화된 로터는 철심 없이 제작됩니다.로터는 권선으로 채워진 실린더의 형태를 취하거나 와이어와 본딩 재료만으로 구성된 자체 지지 구조의 형태를 취할 수 있습니다.로터는 스테이터 자석 내부에 들어갈 수 있으며, 로터 내부의 자기적으로 부드러운 고정 실린더는 스테이터 자속을 위한 리턴 경로를 제공합니다.두 번째 배열은 스테이터 자석을 둘러싼 로터 권선 바구니를 가진다.이 설계에서 로터는 모터 하우징 역할을 할 수 있는 자기적으로 부드러운 실린더 안에 들어가 플럭스의 리턴 경로를 제공합니다.

로터는 기존 로터보다 질량이 훨씬 낮기 때문에 훨씬 더 빠르게 가속할 수 있으며 종종 1밀리초 미만의 기계적 시간 정수를 달성합니다.와인딩이 (무거운) 구리 대신 알루미늄을 사용하는 경우 특히 그렇습니다.로터에는 히트 싱크 역할을 하는 금속 질량이 없으며, 소형 모터도 냉각해야 합니다.이러한 설계에서는 과열 문제가 발생할 수 있습니다.

휴대전화의 진동경보는 원통형 영구자석 모터 또는 얇은 다극 디스크 자석이 있는 디스크형 타입과 두 개의 코어리스 코일이 접합된 의도적으로 불균형한 성형 플라스틱 로터 구조에 의해 발생할 수 있다.금속 브러시와 플랫 정류자가 로터 코일로 전원을 전환합니다.

관련된 주행 제한 액추에이터에는 코어가 없고 고휘도 얇은 영구 자석의 극 사이에 코일이 결합되어 있습니다.이는 하드 디스크("하드 디스크") 드라이브용 고속 헤드 포지셔너입니다.현대의 디자인은 확성기와 상당히 다르지만, 일부 초기 하드 디스크 드라이브 헤드가 직선으로 움직였고 확성기와 매우 유사한 드라이브 구조를 가지고 있었기 때문에 여전히 "보이스 코일" 구조라고 합니다.

팬케이크 또는 축방향 로터 모터

인쇄 전기자 또는 팬케이크 모터에는 고휘도 자석의 배열 사이를 흐르는 디스크 모양의 권선이 있습니다.자석은 로터와 마주보는 원 모양으로 배치되어 축 방향 ^[74]공극을 형성합니다.이 디자인은 평평한 옆면 때문에 팬케이크 모터로 알려져 있습니다.

전기자(원래는 프린트 회로 기판에 형성되어 있던 것)는, 펀치 된 구리 시트로 제조되어 고도의 컴포지트를 사용해 함께 적층되어 얇고 견고한 디스크를 형성합니다.전기자에는 별도의 링 정류자가 없습니다.브러시는 전기자 표면에서 직접 이동하기 때문에 전체 설계가 콤팩트합니다.

또 다른 디자인은 중앙 재래식 정류자를 꽃잎 모양으로 평평하게 깔아 놓은 감은 구리 와이어를 사용하는 것입니다.와인딩은 일반적으로 전기 에폭시 화분 시스템으로 안정화됩니다.중간 정도의 점도와 긴 젤 시간을 가진 충전 에폭시입니다.저수축과 저발열로 강조되며, 일반적으로 180°C(356°F) 등급 H로 절연된 화분 화합물로 인식되는 UL 1446입니다.

무철 DC 모터의 고유한 장점은 코깅(철과 자석 사이의 인력 변화로 인한 토크 변화)이 없다는 것입니다.로터에 기생 와전류가 형성될 수 없는 것은 철로터가 적층되어 있기 때문입니다.이것에 의해 효율이 큰폭으로 향상할 수 있습니다만, 전자 유도가 감소하기 때문에 가변 속도 컨트롤러는 보다 높은 스위칭 레이트(40 kHz 이상) 또는 DC를 사용할 필요가 있습니다.

이 모터는 자기 테이프 드라이브의 캡스턴을 구동하기 위해 개발되었으며, 이 경우 작동 속도에 도달하는 데 최소 시간과 최소 정지 거리가 매우 중요합니다.팬케이크 모터는 고성능 서보 제어 시스템, 로봇 시스템, 산업 자동화 및 의료 기기에 널리 사용됩니다.현재 사용 가능한 다양한 구조 때문에 이 기술은 고온 군사에서 저비용 펌프 및 기본 서보까지 응용 분야에 사용됩니다.

또 다른 접근 방식(Magnax)은 두 개의 로터 사이에 끼인 단일 스테이터를 사용하는 것입니다.이러한 설계 중 하나는 15kW/kg의 피크 전력과 약 7.5kW/kg의 지속 전력을 생산하고 있습니다.이 요크리스 축방향 플럭스 모터는 자석이 축으로부터 멀리 떨어져 있도록 짧은 플럭스 경로를 제공합니다.이 설계에서는 와인딩 오버행이 전혀 발생하지 않으며 와인딩의 100%가 활성화됩니다.이 기능은 직사각형 단면 구리 와이어를 사용하여 향상되었습니다.모터를 적층하여 병렬로 작동할 수 있습니다.두 개의 로터 디스크가 스테이터 디스크에 동일한 반대 힘을 가함으로써 불안정성을 최소화합니다.로터는 축 링을 통해 서로 직접 연결되어 자력을 ^[75]상쇄합니다.

Magnax 모터의 크기는 ^[75]직경 0.15~5.4m(5.9인치–17피트 8.6인치)입니다.

서보 모터

서보 모터는 위치 제어 또는 속도 제어 피드백 시스템 내에서 사용되는 모터입니다.서보모터는 공작기계, 펜 플로터 및 기타 프로세스 시스템과 같은 응용 프로그램에서 사용됩니다.서보 기계에서 사용하도록 설계된 모터는 속도, 토크 및 출력에 대해 예측 가능한 특성을 가져야 합니다.속도/토크 곡선은 중요하며 서보 모터의 경우 높은 비율입니다.권선 인덕턴스 및 로터 관성과 같은 동적 응답 특성이 중요합니다. 이러한 요인은 성능을 제한합니다.크고 강력하지만 반응이 느린 서보 루프는 기존의 AC 또는 DC 모터와 위치 또는 속도 피드백이 있는 구동 시스템을 사용할 수 있습니다.동적 응답 요건이 증가함에 따라 코어리스 모터와 같은 보다 전문적인 모터 설계가 사용됩니다.AC 모터의 뛰어난 전력 밀도와 가속도 특성은 영구 자석 동기,^[74] BLDC, 유도 및 SRM 드라이브 방식을 선호하는 경향이 있습니다.

서보 시스템은 모터가 작동하는 동안 위치 피드백이 연속적이라는 점에서 일부 스테퍼 모터 적용과 다릅니다.스테퍼 시스템은 본질적으로 모터 시스템 ^[76]외부에 있는 "홈" 스위치 또는 위치 인코더와 같은 피드백으로 개방 루프(단기 정밀도를 위해 "스텝 누락"을 방지하기 위해 모터에 의존)를 작동시킨다.

스테퍼 모터

스테퍼 모터는 일반적으로 정확한 회전을 제공하기 위해 사용됩니다.영구자석을 포함한 내부로터 또는 돌극이 있는 자기연성로터를 전자적으로 교환되는 외부자석 세트로 제어한다.스테퍼 모터는 직류 전기 모터와 회전 솔레노이드 사이의 교차로 생각할 수도 있습니다.각 코일이 차례로 통전되면 로터는 통전된 계자 권선에 의해 생성되는 자기장과 정렬됩니다.동기 모터와 달리 스테퍼 모터는 연속적으로 회전하지 않을 수 있습니다. 대신 필드 권선이 순차적으로 통전되고 전원이 차단됨에 따라 한 위치에서 다음 위치로 전진하면서 시작 및 정지 단계로 이동합니다.순서에 따라 로터는 전진 또는 후진으로 회전할 수 있으며 언제든지 방향, 정지, 속도 증가 또는 감속할 수 있습니다.

단순한 스테퍼 모터 드라이버는 필드 권선에 완전히 전력을 공급하거나 완전히 전원을 차단하여 로터가 제한된 수의 위치로 "톱니바퀴"되도록 합니다.마이크로 스테핑 드라이버는 필드 권선에 대한 동력을 비례적으로 제어하여 로터가 톱니바퀴 지점 사이에 위치하여 부드럽게 회전할 수 있도록 합니다.컴퓨터로 제어되는 스테퍼 모터는 특히 디지털 서보 제어 시스템의 일부로서 가장 다용도 포지셔닝 시스템 중 하나입니다.

스테퍼 모터는, 개별의 스텝으로 특정의 각도로 간단하게 회전할 수 있기 때문에, 초기 디스크 드라이브에서는 읽기/쓰기 헤드를 올바르게 배치할 수 있는 스테퍼 모터가 사용됩니다.드라이브의 밀도가 높아짐에 따라 정밀도 및 속도 제한으로 인해 하드 드라이브에서는 더 이상 사용할 수 없게 되었습니다. 따라서 새로운 하드 디스크 드라이브는 음성 코일 기반의 헤드 액추에이터 시스템을 사용합니다. (보이스 코일이라는 용어는 과거부터 사용되었습니다.이것은 c의 구조를 의미합니다).원타입 라우드스피커).

스테퍼 모터는, 컴퓨터 프린터, 광학 스캐너, 및 디지털 복사기에서, 액티브 소자, 인자 헤드 캐리지(잉크젯 프린터), 플래튼 또는 급지 롤러를 이동시키기 위해서 자주 사용됩니다.

이른바 쿼츠 아날로그 손목시계에는 가장 작은 공통 스테핑 모터가 포함되어 있습니다.코일이 1개 있고 전력이 거의 소모되지 않으며 영구 자석 로터가 있습니다.같은 종류의 모터가 배터리로 구동되는 석영시계를 구동합니다.크로노그래프와 같은 이러한 시계 중에는 스테퍼 모터가 두 개 이상 포함되어 있습니다.

3상 교류 동기 모터, 스테퍼 모터 및 SRM과 밀접하게 관련된 설계는 가변 저항 모터 ^[77]타입으로 분류된다.

리니어 모터

선형 모터는 기본적으로 토크(회전)를 생성하는 대신 길이를 따라 직선력을 생성하도록 "풀린" 전기 모터입니다.

선형 모터는 가장 일반적으로 유도 모터 또는 스테퍼 모터입니다.리니어 모터는 롤러코스터에서 흔히 볼 수 있는데, 롤러코스터에서는 모터리스 레일 차량의 빠른 움직임이 레일에 의해 제어됩니다.그것들은 자기부상열차에서도 사용되며, 자기부상열차가 지상을 "비행"한다.더 작은 규모에서는 1978년 시대의 HP 7225A 펜 플로터가 2개의 선형 스테퍼 모터를 사용하여 펜을 X축과 ^[78]Y축을 따라 이동했습니다.

주요 카테고리별 비교

모터 종류 비교

유형	이점	단점들	일반적인 응용 프로그램	표준 드라이브, 출력
자가 정류 모터
브러시 DC	심플한 스피드 컨트롤 초기 비용 절감	유지보수(브러시) 중간 수명 고가의 정류자 및 브러시	제철소 제지기 러닝머신 운동기 자동차 액세서리	정류기, 선형 트랜지스터 또는 DC 초퍼 컨트롤러.[79]
브러시리스 DC 모터(BLDC 또는 BLDM)	긴 수명 유지보수가 적고 효율이 높다	초기 비용 증가 폐쇄 루프 제어 기능이 있는 EC 컨트롤러 필요	견고한 ('하드') 디스크 드라이브 CD/DVD 플레이어 전기 자동차 RC 차량 UAV	동기식, PM 로터 및 사다리꼴 스테이터 권선과 단상 또는 3상. VFD는 일반적으로 PWM 인버터 [74][80][81]유형입니다.
스위치 저항 모터(SRM)	긴 수명 유지보수가 적은 고효율 영구 자석 없음 저비용 심플 구조	기계적 공명 가능한 높은 철 손실 불가능: * 개방 또는 벡터 제어 * 병렬 작동에 EC 컨트롤러[77] 필요	어플라이언스 전기 자동차 섬유 공장 항공기 애플리케이션	PWM 및 기타 다양한 드라이브 유형. 전문/OEM 애플리케이션에서 [82][83]사용되는 경향이 있습니다.
유니버설 모터	높은 시동 토크, 콤팩트, 고속	유지보수(브러시) 짧은 수명 보통 소음 작은 등급만 경제적	휴대용 전동 공구, 블렌더, 진공 청소기, 절연 송풍기	가변 단상 AC, 반파 또는 전파 위상각 제어(트리아크 포함), 폐쇄 루프 제어([79]옵션)
교류 비동기 모터
교류 다상 다람쥐 케이지 또는 권상 회전자 유도 모터(SCIM) 또는 (WRIM)	자동 기동 1 MW 이상의 표준 타입의 저비용 견고하고 신뢰성 높은 등급.	높은 시작 전류 자화가 필요하기 때문에 효율이 저하됩니다.	기존의 고정 속도, 특히 모든 유형의 저성능 애플리케이션에서의 세계 최고의 SCIM 기존에는 저성능 가변 토크 펌프, 팬, 송풍기 및 압축기.가변속도로 증가하는 기타 고성능 고정 토크 및 정전력 또는 동적 부하.	모든 유형의 고정 속도, 저성능 애플리케이션. 기존에는 WRIM 드라이브 또는 고정속도 V/Hz 제어 VSD.DC, WRIM 및 단상 AC유도모터 드라이브를 대체하는 벡터 제어 VSD가 증가하고 있습니다.
AC SCIM 분할상 캐패시터 시동	고출력 고시동 토크	동기보다 약간 낮은 속도 시동 스위치 또는 릴레이 필요	어플라이언스 고정식 전동 공구	고정 또는 가변 단상 AC, 가변 속도는 일반적으로 트라이악을 사용한 전파 위상각 제어에 의해 도출됩니다.폐루프 제어는 [79]옵션입니다.
AC SCIM 분할상 캐패시터 구동	정도의 전력 시동 스위치가 없는 높은 시동 토크 비교적 긴 수명	동기보다 약간 낮은 속도 조금 더 비싸다	공업용 송풍기 산업 기계
AC SCIM 분할상, 보조 시동 권선	중간 정도의 전력 낮은 시동 토크	동기보다 약간 낮은 속도 시동 스위치 또는 릴레이 필요	어플라이언스 고정식 전동 공구
교류 유도 음영 극 모터	저비용 장수	동기보다 약간 낮은 속도 낮은 시동 토크 작은 정격 저효율	팬, 어플라이언스, 레코드 플레이어
교류 동기 모터
WRSM(권상회전동기모터)	동기 속도 본질적으로 더 효율적인 유도 모터, 낮은 역률	고비용	산업용 모터	고정 또는 가변 속도, 3상, VFD는 일반적으로 6단계 CS 부하 정류 인버터 타입 또는 VS PWM 인버터 [79][81]타입입니다.
이력 모터	정확한 스피드 컨트롤 저소음 진동 없음 높은 시동 토크	효율성이 매우 낮다	시계, 타이머, 사운드 생성 또는 녹음 장치, 하드 드라이브, 캡스턴 드라이브	단상 AC, 2상 캐패시터 시동, 캐패시터 구동[84][85] 모터
Syronchronous Relcance 모터(SyRM)	SCIM과 동등 보다 견고하고 효율적이며, 보다 냉각되고, 보다 작은 풋프린트로 작동하며, 소자 문제 없이 PM 동기 모터와 경쟁합니다.	컨트롤러 필요 널리 이용되지 않는 고비용	어플라이언스 전기 자동차 섬유 공장 항공기 애플리케이션	VFD는 표준 DTC 유형 또는 VS 인버터 PWM [86]유형일 수 있습니다.
특수 모터
팬케이크 또는 축방향 로터 모터[74]	콤팩트한 디자인 심플한 스피드 컨트롤	중비용 중간 수명	오피스 기기 팬/펌프, 고속 산업용 및 군용 서보	드라이브는 일반적으로 브러시형 또는 브러시리스형 DC 타입으로 [74]할 수 있습니다.
스테퍼 모터	정밀도 포지셔닝 높은 유지 토크	비용이 많이 드는 것도 있습니다. 컨트롤러 필요	프린터 및 플로피 디스크 드라이브에서의 위치 설정, 산업용 공작기계	VFD가 아니라스테퍼 위치는 펄스 [87][88]카운트에 의해 결정됩니다.

전자기학

이 섹션은 확장해야 합니다.추가하시면 도움이 됩니다. (2013년 3월)

힘과 토크

전기 모터는 두 개의 마주보는 자기장 사이의 힘을 통해 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환합니다.두 개의 자기장 중 적어도 하나는 전류에 의해 발생하는 자기장을 통해 전자석에 의해 생성되어야 한다.

$자기장{\displaystyle \mathbf{}}$ B$({$displaystyle$\mathbf$ {$B})$에 수직인$$ 길이$\theta {\displaystyle }$({$displaystyle$$\ell})$ 도체의 $전류{\displaystyle }$I({$displaystyle\$displaystyle\ell}) 사이의$$ 힘은 로렌츠 힘 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다.

$\displaystyle \mathbf {F} =I\ell \times \mathbf {B} \,\!}$

주의: X는 벡터 크로스 곱을 나타냅니다.

모터의 힘을 계산하기 위한 가장 일반적인 접근법은 텐서 ^[89]표기법을 사용한다.

힘

여기서 ${\displaystyle {\delta }_{}}$ ${\displaystyle {\mathrm{rpm}}_{}}${\$displaystyle \obega$ _${rpm}$은 rpm 단위 축 속도이고 T는 토크이며 모터의 기계적 출력_em P는 다음과 같습니다.^[90]

T는 발바닥으로 표현되며,

$displaystyle P_{em$$$$T}{5252}}($마력) 및

축 각속도를 갖는 SI 단위,$\theta {\displaystyle }$ {\$displaystyle \obega$초당 라디안 수) 및 T(뉴턴 미터 수)

${\displaystyle P_{}}$ ${\displaystyle e_{}}$ m ${\displaystyle {}_{}}$ ${\displaystyle t}$T { $displaystyle P_{em$ } = \ $메가$ T$$}$$ （ p p ） 。

리니어 모터의 경우 힘 F는 뉴턴으로 표현되고 속도 v는 미터/초로 표현되며,

$style$$F{v}}$ (와트)

비동기 또는 유도 모터에서 모터 속도와 공극^{[clarification needed]} 전력 사이의 관계는^{[citation needed]} 다음과 같이 나타납니다.

$display style$$$$I_{r}^{$2$\}\}:$ 여기서

R_r – 로터 저항

I_r² – 로터에 유도되는 전류의 제곱

s – 모터^{[clarification needed]} 슬립. 즉, 동기 속도와 슬립 속도 간의 차이로, 로터의 전류 유도에 필요한 상대적인 움직임을 제공합니다.

백 EMF

직류 또는 범용 모터의 전기자 권선이 자기장을 통해 움직이면 전압이 유도됩니다.이 전압은 모터 공급 전압에 반대되는 경향이 있으므로 "후방 기전력(EMF)"이라고 합니다.전압은 모터의 작동 속도에 비례합니다.모터의 후방 EMF와 권선 내부 저항 및 브러시의 전압 강하가 브러시의 전압과 동일해야 합니다.이는 DC 모터에서 속도 조절의 기본 메커니즘을 제공합니다.기계적 부하가 증가하면 모터가 느려지고 후방 EMF가 낮아지고 공급 장치에서 더 많은 전류가 유입됩니다.이렇게 전류가 증가하면 부하 ^[91]밸런싱을 위한 추가 토크가 제공됩니다.

AC 기계에서는 기계 내부의 후방 EMF 전원을 고려하는 것이 유용할 수 있습니다. 이는 VFD의 ^[91]유도 모터의 근접 속도 조절에 특히 중요합니다.

손실

모터 손실은 주로 권선의 저항성 손실, 베어링의 코어 손실 및 기계적 손실에 기인하며, 특히 냉각 팬이 있는 곳에서는 공기역학적 손실도 발생합니다.

또한 정전, 기계적 정류자 스파크, 전자 정류자 및 방열에서도 손실이 발생합니다.

효율성.

모터 효율을 계산하기 위해 기계적 출력 전력을 전기 입력 전력으로 나눕니다.

${\displaystyle \eta \frac{{}_{}}{}}$= ${\displaystyle \frac{{}_{}}{{}_{}}}$ ${\displaystyle \frac{m_{}}{}}$ e \$displaystyle$ \eta =$flac {$ P _ { m } } {$P$ _ { e$\}$ } 、

$여기$서 ${\$ {\$displaystyle \eta }$는 에너지 변환 효율, ${\displaystyle {Pe}_{}}${\$displaystyle P_{e}$는 전기 입력 $전력{\displaystyle {}_{}}$, ${\displaystyle {Pm}_{}}${\$displaystyle P_{m}$은 기계 출력 전력입니다.

${\displaystyle P_{e}=IV}$

${\displaystyle P_{m}=T\mega }$

$여기$서 V$({displaystyle$ V$}$는 입력 전압,$$I(\$displaystyle$ I$)$는 입력 전류,$$T(\$displaystyle$ T$)$는 출력 토크,$\delta {\displaystyle }$(\$displaystyle \omega)$는 출력 각 속도입니다.최대 효율의 포인트를 분석적으로 도출할 수 있다.일반적으로 스톨 ^{[citation needed]}토크 1/2 미만입니다.

다양한 국가 규제 당국은 고효율 모터의 제조와 사용을 장려하는 법을 제정했다.전기 모터의 효율은 음영 극 모터의 경우 최소 15%,^[92][93] 영구 자석 모터의 경우 최대 98%이며 효율은 부하에 따라 달라집니다.피크 효율은 보통 정격 부하의 75%입니다.따라서 (예를 들어)^[94] 10HP 모터는 7.5HP가 필요한 부하를 주행할 때 가장 효율적입니다. 효율은 모터 크기에 따라 달라집니다. 모터가 클수록 ^[95]효율이 높아지는 경향이 있습니다.일부 모터는 지정된 시간 이상 연속적으로 작동할 수 없습니다(예: ^[96]1회 주행당 1시간 이상).

선량 계수

Eric Laithwaite는^[97] 전기 ^[98]모터의 '표준'을 결정하기 위한 메트릭을 제안했다. $G{\displaystyle }$ ${\displaystyle =}$ ${\displaystyle \frac{\omega }{}}$ ${\displaystyle \frac{r}{}}$ ${\displaystyle \frac{s}{}}$ ${\displaystyle \frac{i}{}}$ ${\displaystyle \frac{t}{}}$ ${\displaystyle \frac{a}{}}$ ${\displaystyle \frac{n}{}}$ ${\displaystyle \frac{cx}{}}$ ${\displaystyle \frac{r}{}}$ ${\displaystyle \frac{u}{}}$ ${\displaystyle \frac{c}{}}$ ${\displaystyle \frac{t}{}}$ a ${\displaystyle \frac{n}{}}$ ${\displaystyle \frac{c}{}}$ ${\displaystyle \frac{e}{}}$ ${\displaystyle \frac{}{}}$ ${\displaystyle \frac{{}_{}{}_{}}{}}$ ${\displaystyle \frac{{}_{}}{}}$ A ${\displaystyle \frac{{}_{}}{{}_{}}}$ ${\displaystyle \frac{e_{}}{}}$ l ${\displaystyle \frac{e_{}}{}}$\ $displaystyle$ G =$frac${ $}{저항$\$times$ resistance } =$fracmu_A$ \ $frecomma$ \ frca \ frecomma$.$$A_{e}}{l_{m}l_{e}}}$

장소:

$(\displaystyle$ G$)$는 선량 계수입니다(1 이상의 계수는 효율적일 수 있음).

$($$A_{e}}$는 자기 및 전기 회로의 단면적입니다.

${\displaystyle l_{}}$m , ${\displaystyle l_{}}$ e$$({$displaystyle l_{$m},$l_{$e$$$})$는 자기 및 전기 회로의 길이입니다.

${\displaystyle }$μ$(\displaystyle \mu)$는 코어의 투과율입니다.

$§$ $(\displaystyle$ \omega$)$는 모터가 구동되는 각 주파수입니다.

이로부터, 그는 가장 효율적인 모터들이 상대적으로 큰 자극들을 가지고 있을 가능성이 높다는 것을 보여주었다.단, 이 방정식은 비 PM 모터에만 직접 관련되어 있습니다.

퍼포먼스 파라미터

토크

이 섹션에서는 관련 과목의 고도로 전문화된 한 가지 측면만 설명합니다. 일반적인 정보를 추가하여 이 문서의 개선에 도움을 주십시오. 토크 페이지에 제안 사항이 포함될 수 있습니다. (2012년 3월)

전자기 모터는 상호작용하는 장의 벡터 곱에서 토크를 도출합니다.토크를 계산하려면 공극의 필드에 대한 지식이 필요합니다.이 값이 설정되면 토크는 모든 힘 벡터에 벡터의 반지름을 곱한 정수입니다.권선에 흐르는 전류가 필드를 생성합니다.자성 재료를 사용하는 모터의 경우 자기장이 전류에 비례하지 않습니다.

전류와 토크를 관련짓는 수치는 모터 선택을 알려줄 수 있습니다.모터의 최대 토크는 열적 고려 사항이 없는 최대 전류에 따라 달라집니다.

주어진 노심 포화 제약 조건 내에서, 그리고 주어진 활성 전류(토크 전류), 전압, 극-쌍 수, 여자 주파수(동기 속도) 및 공극 플럭스 밀도에 대해 최적으로 설계될 때, 전기 모터/발전기의 모든 범주는 사실상 동일한 최대 연속 축 토크(작동 토크)를 나타낸다.전자 코어의 물리적 크기를 결정하는 권선 슬롯과 백 철 깊이가 있는 공극 영역 내.정지 상태에서 전기차를 가속하기 위한 버스트와 같이 일부 애플리케이션은 최대 토크를 초과하는 버스트를 요구합니다.항상 자기 코어 포화도 또는 안전한 작동 온도 상승 및 전압에 의해 제한되며, 최대값을 초과하는 토크 버스트 용량은 모터/제너레이터 유형에 따라 크게 다릅니다.

WRSM이나 PMSM과 같이 변압기 회로 토폴로지가 없는 전기 기계는 자기 코어를 포화시키지 않고서는 토크 버스트를 제공할 수 없습니다.이 시점에서는 추가 전류가 토크를 증가시킬 수 없습니다.또, PMSM의 영구 자석 어셈블리는 회복 불능의 손상을 입을 수 있다.

유도 기계, 유도 이중 공급 전기 기계 및 유도 또는 동기 권선 이중 공급(WRDF) 기계와 같은 변압기 회로 토폴로지를 가진 전기 기계는 변압기 양쪽에 있는 EMF 유도 활성 전류가 서로 반대하여 변압기에 아무런 기여도 하지 않기 때문에 토크 버스트를 허용합니다.결합 자기 코어 플럭스 밀도, 코어 포화를 방지합니다.

유도 또는 비동기 원리에 의존하는 전기 기계는 변압기 회로의 한 포트를 단락시키고 그 결과 슬립이 증가함에 따라 변압기 회로의 반응 임피던스가 우세해져 활성(실제) 전류의 크기를 제한합니다.최대 설계 토크보다 2~3배 높은 토크 버스트를 실현할 수 있습니다.

브러시리스 와인딩 로터 동기 이중 공급(BWRSDF) 기계는 진정한 이중 포트 변압기 회로 토폴로지를 가진 유일한 전기 기계입니다(즉,^[99] 양쪽 포트가 단락되지 않고 독립적으로 들뜨게 됩니다).이중 포트 변압기 회로 토폴로지는 불안정한 것으로 알려져 있으며 제한된 전력을 로터 권선 세트로 전파하려면 다상 슬립 링 브러시 어셈블리가 필요합니다.작동 중 동기 작동을 위해 순간적으로 토크 각도와 미끄러짐을 제어하는 동시에 로터 권선에 브러시리스 전원을 공급하는 정밀 수단을 사용할 수 있다면, BWRSDF 기계의 활성 전류는 변압기 회로의 반응 임피던스 및 토크 유의 버스트와 독립적일 것입니다.y는 최대 작동 토크보다 높고 다른 유형의 전기 기계의 실제 능력을 훨씬 뛰어넘을 수 있습니다.작동 토크의 8배가 넘는 토크 버스트가 계산되었습니다.

연속 토크 밀도

기존 전기 기계의 연속 토크 밀도는 전기자 권선 세트의 전력 정격, 기계 속도 및 코어 포화 전 달성 가능한 에어 갭 플럭스 밀도에 의해 결정되는 에어 갭 영역의 크기와 백 아이언 깊이에 의해 결정됩니다.네오디뮴 또는 사마륨-코발트 영구 자석의 높은 보자기력에도 불구하고, 전기자 권선을 최적으로 설계한 전기 기계에서 연속 토크 밀도는 사실상 동일합니다.연속 토크 밀도는 권선 과열 또는 영구 자석 손상에 의한 냉각 방법 및 파괴 전 허용 작동 기간과 관련이 있습니다.

다른 출처에서는 다양한 e-기계 토폴로지가 서로 다른 토크 밀도를 갖는다고 말합니다.1 개의 소스는,^[100] 다음과 같습니다.

전기 기계 종류	비토크 밀도(Nm/kg)
SPM – 브러시리스 AC, 180° 전류 전도	1.0
SPM – 브러시리스 AC, 120° 전류 전도	0.9–1.15
IM, 비동기 머신	0.7–1.0
IPM, 내부 영구 자석 기계	0.6–0.8
VRM, 이중 돌출 꺼림 기계	0.7–1.0

여기서—표면 영구 자석(SPM)에 대한 특정 토크 밀도는 1.0으로 정규화된다—브러쉬리스 AC, 180° 전류 전도.

액체 냉각 모터의 토크 밀도는 공랭 모터에 비해 약 4배 더 높습니다.

직류, 유도 모터(IM), PMSM 및 SRM을 비교한 소스는 다음과 같습니다.^[101]

특성.	직류	IM	PMSM	SRM
토크 밀도	3	3.5	5	4
전력 밀도	3	4	5	3.5

또 다른 소식통은 최대 1MW의 PMSM이 유도 ^[102]기계보다 상당히 높은 토크 밀도를 가지고 있다고 지적합니다.

연속 전력 밀도

연속 출력 밀도는 연속 토크 밀도와 고정 토크 속도 범위의 곱에 의해 결정됩니다.전기 모터는 최대 20KW/KG의 밀도를 달성할 수 있으며, 이는 ^[103]kg당 20KW의 출력 전력을 의미합니다.

음향 소음 및 진동

음향 소음 및 진동은 일반적으로 세 가지 소스로 분류됩니다.

• 기계적 소스(예: 베어링으로 인한)
• 공기역학 소스(예: 축 장착 팬)
• 자기원(예를 들어 맥스웰과 같은 자기력과 고정자 및 로터 구조에 작용하는 자기저항력에 의한 것)

전기 모터의 "윙윙거리는 소음"의 원인이 될 수 있는 후자의 소스는 전자기적으로 유도되는 음향 소음이라고 불립니다.

표준

다음은 전기 모터를 다루는 주요 설계, 제조 및 테스트 표준입니다.

• 미국석유협회: API 541 폼와운드 다람쥐 케이지 인덕션 모터 – 375kW(500마력)
• 미국석유협회: API 546 브러시리스 동기식 기계 – 500kVA 이상
• 미국석유협회: API 547 범용 폼와운드 다람쥐 케이지 유도 모터– 250Hp 이상
• 전기전자기술자협회: IEEE 규격 112 다상유도모터 및 발전기 표준시험절차
• 전기전자기술자협회: IEEE 규격 115 동기식 기계 테스트 절차 가이드
• 전기전자기술자협회: IEEE 규격 841 석유화학공업 표준– 프리미엄 효율 완전 밀폐형 팬 냉각(TEFC) 다람쥐 케이지 유도 모터 – 최대 370kW (500hp)
• 국제 전기 표준 위원회: IEC 60034 회전 전기 기계
• 국제 전기 표준 위원회: 회전 전기 기계용 IEC 60072 치수 및 출력 시리즈
• 전미 전기 제조업자 협회: MG-1 모터 및 발전기
• 보험계약자 연구소:UL 1004 – 전기 모터 표준
• 인도 표준: IS:12615-2018 – 라인 오퍼레이티드 3상 교류모터(IE CODE) "효율 등급 및 성능 사양"(제3차 개정판)

비자성 모터

정전 모터는 전하의 흡인력과 반발력에 기초한다.일반적으로 정전 모터는 기존 코일 기반 모터의 듀얼 모터입니다.소형 모터는 낮은 전압을 사용하지만 일반적으로 고전압 전원을 필요로 합니다.기존의 전기 모터에는 자기 흡인력과 반발력이 적용되어 저전압에서 고전류가 필요합니다.1750년대에 최초의 정전기는 벤자민 프랭클린과 앤드류 고든에 의해 개발되었다.정전 모터는 구동 전압이 100V 미만인 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS)에서 자주 사용되며, 이동 시 코일 및 철심보다 충전된 플레이트를 제작하기가 훨씬 쉽습니다.살아있는 세포를 작동시키는 분자 기계는 종종 선형 및 회전 정전기 ^{[citation needed]}모터에 기초한다.

압전모터 또는 압전모터는 전계가 인가되었을 때 압전재료 형상의 변화에 따른 전기모터의 일종이다.압전 모터는 역압전 효과를 이용하여 재료가 음향 또는 초음파 진동을 발생시켜 선형 또는 회전 ^[104]운동을 생성합니다.하나의 메커니즘에서는 캐터필러가 ^[105]이동하는 방법과 마찬가지로 일련의 스트레칭 및 위치 유지를 위해 단일 평면에서의 신장을 사용한다.

전기로 움직이는 우주선 추진 시스템은 우주 공간에서 우주선을 추진하기 위해 전기 모터 기술을 사용한다.대부분의 시스템은 전기적으로 가속되는 추진제를 고속으로 사용하는 반면, 일부 시스템은 자기권 ^[106]추진의 전기 동적 테더 원리를 기반으로 합니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 발전기
• 회생 브레이크
• 선량 계수
• 모터 콘덴서
• 트랙션 모터
• 모터 제어기

메모들

레퍼런스

참고 문헌

추가 정보

외부 링크

• Spark Museum:얼리 일렉트릭 모터스
• 카를스루쉬 공과대학의 마틴 도펠바우어 주최로 1800년부터 1893년까지의 전기 모터 발명
• MAS.865 2018 다양한 종류의 모터용 슬로모션 GIF 및 오실로스코프그램을 만드는 방법