: DC Motor

01.  기어

(1) 기어란

기어는 연속적으로 맞물리는 다수의 이에 의해 토크를 전달하는 장치로, 이가 위치한 회전체를 기어라고 한다. 일반적으로 기어의 쌍 중에 동력을 받는 기어를 피니언(pinion) 이라고 하고 동력을 발생시키는 것을 기어(wheel)라 한다.

(2) 기어의 발달

최초로 기어를 개발한 사람이 누군지는 알려져 있지 않다. 다만 인류가 약 4000년 전부터 사용하지 않았을까 추정하고 있다. 기원전의 인물들인 아르키메데스, 아리스토텔레스, 헤론 등도 기어를 사용하여 기계를 제작했다는 기록이 있고, 기원 이후에도 산업혁명 이전까지 간단한 형태의 기어를 지속적으로 사용해 왔다. 동서양을 막론하고 물시계를 제작하는데도 사용되어 왔으며 특히 레오나르도 다빈치는 자신이 설계한 헬리콥터에 기어를 사용하였다.
그러나 이 당시에 사용된 기어는 평평한 사각이빨을 적용된 조잡한 형태의 기어로서 소음이나 효율성을 전혀 고려하지 않은 형태의 기어였다. 그러나 1600년대에 이르러 초기산업혁명이 일어나면서 대용량의 동력을 정확하게 전달할 필요성이 증가함에 따라 인류는 기어를 과학적으로 연구하게 됩니다. 게다가 시계 등 정밀기계들이 발달함에 따라 새로운 치형과 기어의 다양한 종류를 개발하게 된다. 그 결과 기어의 치형(이빨의 형태)이 점차 정교해지고 이에 따라 사이클로이드(cycloid) 곡선을 이용한 사이클로이드 치형과 인벌류트(involute) 곡선을 이용한 인벌류트 치형이 개발되었으며, 기어의 종류도 현재 사용되는 거의 모든 종류의 기어들이 개발되게 된다. 19세기 중엽에 이르러 창성(創成) 기어 절삭법이 실용화된 후부터 현재까지 거의 모든 기어의 제작이 창성기어 절삭법에 의해 제작되게 된다.

(3) 기어의 원리

동력이 발생하는 축과 동력을 전달받는 축에 바퀴를 끼워, 양쪽 바퀴 주면에 같은 간격으로 돌기를 만들어 그 돌기들이 서로 물리도록 하면 회전수가 증가해도 미끄럼이 생기지 않고 정확하게 동력과 회전수를 전달해 줄수 있도록 하는 것이 가장 기본적인 기어의 원리이다.

(4) 기어의 종류

평행 축 기어
교차 축 기어
엇갈림 축 기어

GEARD MOTOR에 사용하는 일반적인 기어의 종류

GEARED MOTOR에 사용하는 GEAR는 각 MAKER에 따라 차이가 있지만 평치차(SPUR GEAR), 헬리컬치차(HELICAL GEAR), 워엄치차(WORM GEAR), HYPOID BEVEL GEAR 등이 사용된다. 감속기에서 물림율 및 소음, 원 절감 등의 이유로 헬리컬치차를 1단에 사용하고 그 외는 평치차를 사용하는 것이 현재 GEAR HEAD의 일반적인 구성이나 효율과 출력측의 방향 전환을 고려하여 워엄치차나 HYPOID 치차를 사용하는 GEAR HEAD도 많이 사용하고 있으나 평치차나 헬리컬치차 보다는 가격이 높다는 것이 단점이다.