DC 모터의 개요

소개글

DC 모터의 개요에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. FARADAY'S 법칙

2. 플레밍의 왼손법칙과 오른손법칙
1-1. 플레밍의 왼손법칙
1-2. 플레밍의 오른손법칙
1-3. 모터내부에서의 플레밍의 왼손법칙과 오른손법칙과의 관계

3. Faraday의 법칙과 플레밍의 법칙은 DC모터의 기본응용원리이다

4. DC모터의 특성관련 해설

5. 모터의 단위계 해설

본문내용

-Sb가 된다.
모터 내부에 흐르는 전류에 따라 변화하는 부하토르크상수 Kt 값으로부터,부하로 인해 증가된 전류값을 구해보면 Al = Tl x Kt,
따라서 모터의 도선내에 흐르는 총 전류값 I = Ao + Al
이 때의 모터의 기계적인 출력P는 Pout = S x Tl x 0.1047 ( watt )
( 0.1047값은 부하토르크의 단위가 N-m이고, 속도단위가 RPM일 때 소비전력(Watt)으로의 단위변환계수값임 : 5. 모터의 단위계해설 참조 )
모터의 기계적입력은 외부전압과 모터의 총 전류값을 곱한 값이므로,
Pin = I x Vin ( watt )
따라서 이때의 모터사용효율 E = Pout / Pin x 100 ( % ) 가 된다.
5. 모터의 단위계 해설 :
5.1 소비전력 ( Power = 일률 ) :
물리적으로 Power(일률)라고 하면 단위시간당 주어진 힘과 작용한 거리의 곱을 의미한다. DC모터와 같은 회전운동의 경우라면, 이 Power(일률)는 단위시간당 단위시간당 주어진 토르크와 작용한 회전거리의 곱과 같다.
P = T x Z
( P = 기계적인 회전운동일율, T = 토르크 )
( Z = D / t : Z=회전속도, D=회전거리, t=시간 )
일반적으로 회전속도Z의 단위로서 RPM ( Revolutions per Minute :분당 회전수 )로 타나내며, 소비전력을 구하기 위해서는 이 속도를 rad / sec 로 바꿔줘야 한다.
1 rad = 360˚/2 π
( rad = 반지름과 회전원주의 길이의 비로 각을 표시하는 단위로서 반지름과 회전원주의 길이가 같아지는 각도를 1rad라한다. )
따라서 각속도 Z (rad/sec) = RPM x 2π/60sec 가 된다.
이렇게 토르크-속도 관계를 Power(Watt)로 변환계산에 아주 유용한 단위변환관계수치를 적어보면 아래와 같다.
(예1) 부하토르크 3 oz-in를 500RPM으로 운전하는 데 필요한 소비전력을 계산해보자.
P = T x Z의 식에서
P = 3(oz-in) x 500(RPM) x 0.00074 = 1.11(Watt)
(예2) 중심축으로부터의 거리 a(m)에 질량 M(kg), 이 물체의 회전반경을 k(m)인 풀리에 줄을 감아 이 줄에 F(N)의 힘을 가했을 때, 이 풀리의 각가속도는 ?
( 단, 마찰부하토르크는 b라고 하자. )
이 물체의 관성모멘트는
I = M(k.k) (kgm.m) 이며,
이 때의 각가속도는
α = {[ Fa(Nm) - b(Nm)] / I(kgm.m)} ( rad/sec.sec)를 얻게된다.
5.2 참고를 위한 단위계 :
N ( Newton ) : 힘의 단위로서 1kg의 질량에 1m/sec.sec의 가속도를 일으키는 힘
1 N = 1kgm/sec.sec = 10^-5dyne ( 1 dyne = 1gcm/secsec )
lb ( Pound ) : 영국계의 힘의 단위로서 1 lb = 4.45N 정도가 된다.
Nm : 토르크의 단위
J ( Joule ) : 일의 단위로서 1J = 1Nm
W ( Watt) : 일률의 단위로서 1W = 1 J/sec 이다.
Hp (Horse-Power) : 역시 일률의 단위로서 1hp = 750W 이다.
5.3 토르크의 단위 환산표
5.4 관성모멘트의 단위환산표
6. 스테핑모터의 구동원리 :
아래그림과 같이 회전자(Rotor)둘레에 50개의 치(Teeth)가 있고, 고정자(Stator)의 내경에 48개의 치가 있는 모터를 예로 들어보자.
그림에서 보는 바와같이 고정자의 치피치(Tooth-pitch)는 7.5˚이고 회전자의 치피치는 7.2˚이다. 따라서 회전자의 치 r 과 고정자의 치 s는 최소 0.3˚의 각도차를 가지고 있게된다.이제 A상을 여자시키면 회전자의 r1번과 고정자의 s1번, 그리고 r26번과 s25번치가 일치(Alignment)하게 된다. 이제 A상을 off하고 B상을 여자시키면 r7번과 s7번치, 그리고 r32번과 s31번치가 일치하도록 회전을 하게된다 ( 이는 고정자의 실질 상수가 8개이므로 A상을 여자시켰을 때 일치한 회전자의 치로부터 다음 B상에 가장 가까운 회전자의 치는 A상을 여자시켰을 때 일치한 치로부터 7 번째치가 되기 때문이다. ). A상을 여자시켰을 때 r7과 s7의 각도차는
( 7.5˚ - 7.2˚ ) x 6 = 1.8˚
이기 때문에 기본회전스텝각은 1.8˚가 된다.
회전방향을 반대로 하고자하면 상기의 여자순서를 반대로 하면 된다.
실질적인 고정자와 회전자의 구조는 아래와 같다.

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