(주)대화모터

모터는 크게 회전자(armature or rotor), 고정자(frame, case or housing), 전원 공급부로 구성되어 있고 전기에너지를 기계에너지로 변환해 주는 기기이다. 회전자는 샤프트에 철판이나 규소강판으로 타발한 Core를 적층하고 정류자 (commutator)를 압입한 후 에나멜로 피복한 동선을 일정한 규칙에 따라 감고 나서 동선과 정류자의 금속편을 전기가 통하게끔 휴 징(fusing)을 한다. 휴징한 후 정류자의 금속편 원주면은 선삭가공을 통해 매끈하게 하여 통전이 잘되고 소음이 발생하지 않도록 해야 한다. 하지만 이렇게 만들어서는 품질적으로 보장을 할 수가 없다. 모터는 전기적인 안정성과 내환경성을 만족해야 한다. 그래서 동선과 Core간에는 절연이 되도록 절연물을 사용하여 감싸주는데 발열에 견딜 수 있도록 재질의 선정에도 유의해야 한다.

그리고 모터는 자기에너지를 활용하는 것인 만큼 자석의 특성에 민감하지만 자성을 이용해서 전기에너지를 요구되는 회전운동으로 바꾸어주는 것은 회전자에 긴 동선의 패턴에 직접적인 영향을 받는다. 즉 동선의 굵기와 감김 수, Core의 Slot수와 Winding Pitch수가 변수가 된다. 동선이 굵을수록 저항이 적어서 많은 전류를 흘릴 수 있고 출력을 크게 한다 동선의 Winding Turn수에 반비례하여 회전수가 직선적으로 변하게 된다 별도로 터미널에 인가되는 사용전압에는 비례하여 회전수가 직선적으로 변하게 된다 그래서 동일한 부품을 사용하는 모델이지만 권선사양에 따라 다양한 특성을 얻을 수 있는 것이다.

고정자는 동선을 감아서 전자석처럼 자기장을 만들어 주는 것 (Wound Field)과 자석을 사용하는 경우(Magnet Field) 가 있는데 자석을 사용하는 경우가 많다. 자석을 공장에서 제조할 때는 자성을 띄고 있지 않지만 모터에 조립되는 전후의 공정에서 자화(magnetizing) 를 하게 된다. 착자가 되고 나면 외부에서 인위적으로 자성을 제거하지 않는 한 항상 일정한 자기장을 유지하게 되는데 이 자기적 성질이 바로 회전자의 동선에서 형성하는 전기장과 상호작용을 하여 플레밍의 왼손법칙에 따른 회전운동을 하게 된다. 자로가 되는 프레임은 철판을 딥 드로잉하여 제작을 하거나 파이프를 사용하기도 하며 또한 철판을 둥글게 말아서 사용하는데 자석의 자로를 구성하여 자기에너지를 충분히 활용할 수 있도록 설계하면서 기구적으로도 외부의 충격에서 내부를 보호하는 기능을 가진다.

전원공급부는 외부의 전원을 회전자의 정류자에 흘러갈 전기 통로를 구성하게 된다. 전기는 (+)극의 터미널 → 브러시 → 정류자편 → 동선 → 반대편의 정류자편 → 반대편의 브러시 → (-)극터미널의 경로로 흘러간다. 이 경로는 통상 브러시 수만큼의 병렬회로를 만들게 되고 모터의 저항은 병렬회로의 합성으로 나타난다. 모터를 강제적으로 구속시킬 경우 VERI의 공식을 만족한다. 하지만 회전자가 회전하고 있는 경우에는 동선의 저항 뿐만 아니라 전류가 만드는 인덕턴스에 의한 저항도 고려해야 하므로 전류 값은 다르게 나타난다.

모터가 회전을 한다는 것을 이야기하려면 정류의 개념을 이야기하게 된다. 회전자가 일정한 방향으로 균일한 회전을 하기 위해서는 자석의 극성에 맞추어서 해당되는 영역내의 동선(Core의 슬롯내에 있는 동선가닥들)에 흐르는 전류의 흐름이 순차적으로 바뀌어 져야만 한다 즉, 플레밍의 왼손법칙을 만족하기 한 것이다. 바로 이 전류의 흐름 방향을 바꾸어주는 기능을 정류자가 하게 되는데 정류자의 원주면에 있는 홈이 그 역할을 하게 된다 정류자의 원주면에 브러시를 접촉시키고 회전을 시키면서 순간마다 동선을 지나가는 전류의 흐름을 추적해 보면 브러시가 정류자의 금속편을 하나 지나갈 때마다 동선에 흐르는 전류의 방향이 변하게 되는 것을 알 수 있다. 이 정류자의 홈의 수는 Core의 슬롯 수와 직접적인 상관관계를 가지게 된다.