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DC 전기 모터는 현대 사회가 크게 의존한 가장 중요한 발명품 중 일부입니다. 이 모터는 가전 제품, 전동 공구, 드론, PC 냉각 시스템, 로봇 및 전기 자동차에 사용됩니다.
오늘날 사용되는 가장 일반적인 DC 전기 모터 중 두 가지는 브러시 및 브러시리스 DC 모터입니다. 두 모터 모두 전자기를 사용하여 기계적 회전을 제공한다는 동일한 기본 아이디어를 가지고 있습니다. 그러나 다른 설계 개념으로 인해 브러시 모터와 브러시리스 모터는 성능, 비용 및 유지 관리 면에서 차이가 있을 수밖에 없습니다.
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그렇다면 브러시 또는 브러시리스 중 어떤 모터 디자인이 더 낫습니까?
DC 전기 모터는 어떻게 작동합니까?
전기 모터는 전기를 기계적 에너지로 변환합니다. 그들은 전기가 구리 권선을 통과하도록 하여 모터 내부의 영구 자석을 여기시키는 전자기장을 생성하여 회전자가 움직이고 기계적 에너지를 생성하도록 함으로써 이를 수행합니다.
브러시 모터와 브러시리스 모터는 전기를 기계적 에너지로 변환하는 동일한 목표를 가지고 있지만 설계는 다릅니다. 차이점을 이해하기 위해 브러시 모터부터 시작하여 모터 설계에 대해 이야기해 보겠습니다.
브러시 모터 디자인
브러시 모터는 지금까지 한 세기 넘게 생산되어 왔습니다. 모터에 동력을 전달하기 위해 한 쌍의 카본 브러시를 사용하는 단순한 디자인으로 알려져 있습니다. 브러시 모터에는 항상 다음과 같은 네 가지 주요 부품이 있습니다.
- 고정자: 모터의 고정 부품. 로터를 움직이는 영구 자석이 포함되어 있습니다.
- 축차: 모터의 회전 부분입니다. 그것은 전원이 공급되면 구리 코일을 전자기로 만드는 구리 코일을 포함합니다.
- 정류기: 로터가 반 바퀴 회전할 때마다 극성을 반대로 하여 로터가 계속 회전하도록 하는 금속 링입니다.
- 브러쉬: 전원 단자에 직접 연결된 탄소로 만들어진 고정 부품. 그들은 정류자 링에 전력을 전달한 다음 로터를 활성화합니다.
브러시 모터는 브러시를 사용하여 모터에 전력을 공급하는 동시에 로터와 정류자를 모두 회전시킵니다. 회 전자는 전원이 공급되면 기본적으로 전자석이 되는 구리 권선으로 구성됩니다.
두 개의 자석이 서로 가까워지면 어떻게 될까요?
음, 자극의 정렬에 따라 서로 끌어당기거나 밀어냅니다. 브러시 모터의 목표는 인력과 반발력을 사용하여 모터를 회전시키는 것입니다. 여기서 정류자가 유용해집니다.
정류자는 회전자의 자극을 180도마다 전환하는 회전자의 중심에 있는 금속 링입니다. 이것은 회전자의 자극이 항상 고정자의 동일한 자극과 정렬되어 반발을 일으키는 것을 효과적으로 보장합니다.
결과? 마디 없는 기계적 회전에는 충분한 힘이 있습니다. 블렌더(또는 브러시 모터를 사용하는 모든 것)에 전원을 공급합니다.
브러시리스 모터 설계
브러시리스 모터는 트랜지스터가 전자 제품에서 보편화되는 1980년대에 인기를 얻기 시작했습니다. 쉽게 구할 수 있는 솔리드 스테이트 구성 요소 전동공구, 가전, 전자제품에 적용 가능한 브러시리스 모터를 만드는데 큰 역할을 했습니다. 복잡하지만 효율적인 설계로 브러시리스 모터는 브러시 모터보다 더 많은 토크를 제공합니다.
브러시리스 모터 설계는 몇 가지 필수 부품을 사용합니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
- 고정자: 모터의 고정 부품. 전원이 공급되면 활성 자석이 되는 여러 개의 구리 코일이 포함되어 있습니다.
- 축차: 모터의 회전 부분입니다. 여기에는 고정자와 회전자 사이의 전자기장으로 인해 회전하는 영구 자석이 포함됩니다.
- 홀 효과 센서: 어떤 코일이 통전되고 어떤 코일이 통전되지 않는지 감지하는 센서입니다.
- 제어 회로: 고정자 내부의 어떤 코일에 전원을 공급할지 결정하도록 설계된 전자 회로.
이름에서 알 수 있듯이 브러시리스 모터는 브러시를 사용하여 모터에 전원을 공급하지 않습니다. 브러시리스 모터에는 전류 전달 정류자가 없습니다. 대신 홀 효과 센서와 제어 회로를 사용하여 고정자와 회전자의 반대 자극이 항상 정렬되도록 합니다. 다른 점은 고정자가 구리 권선을 수용하고 회전자가 영구 자석을 수용한다는 것입니다.
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브러시리스 모터는 기본적으로 브러시 모터와 동일한 방식으로 작동합니다. 자극의 차이를 사용하여 로터를 움직여 회전과 토크를 생성합니다.
그러나 브러시와 정류자가 없으면 구리 권선이 어떻게 전력을 얻을 수 있습니까?
간단하게 구리 권선을 고정시킵니다. 와이어를 통해 코일에 직접 전원을 공급할 수 있으므로 고정 구리 권선에는 더 이상 브러시가 필요하지 않습니다.
정류자의 경우 브러시리스 모터는 홀 효과 센서와 제어 회로를 사용합니다. 홀 센서는 고정자의 구리 권선 옆에 배치된 평평한 원형 센서입니다. 고정자는 여러 개의 코일을 수용하기 때문에 홀 센서는 이러한 코일 중 하나에 전원이 공급되는지 여부를 감지할 수 있습니다.
스케치업을 사용하여 만든
그런 다음 센서는 판독값을 제어 회로에 제공하고 어떤 코일에 전원을 공급할지 결정합니다. 따라서 회전자의 영구 자석이 끌어당기는 자극 근처에 도달하면 제어 회로가 이러한 코일에 전원을 공급하는 것을 중지하고 회전자의 영구 자석을 끌어당기는 다음 코일에 전원을 공급합니다. 제어 회로는 또한 영구 자석보다 먼저 코일에 에너지를 공급하여 반발력을 유발하고 회전에 더 많은 토크를 추가합니다.
브러시 모터와 브러시리스 모터의 장단점
모터 디자인의 차이로 인해 브러시 모터와 브러시리스 모터에는 장단점이 있습니다. 다음은 강점과 약점을 이해하는 데 도움이 되는 표입니다.
| 수명 | 짧은 | 긴 |
| 가속 | 중간 | 높은 |
| 능률 | 중간 | 높은 |
| 토크 | 중간 | 높은 |
| 음향학 | 시끄러운 | 조용한 |
| 비용 | 저렴 | 고가(제어 회로 포함) |
브러시 모터 또는 브러시리스 모터가 있는 하드웨어를 구매해야 합니까?
표에서 볼 수 있듯이 브러시리스 모터는 브러시 모터보다 모든 면에서(비용 제외) 더 좋습니다. 더 높은 토크, 더 빠른 속도 가속, 더 낮은 소음 및 더 높은 효율성을 제공하고 더 내구성이 있습니다.
따라서 새로운 전동 공구, 주방 가전, 드론 또는 모터가 필요한 모든 것을 구입할 기회가 있을 때 일반적으로 브러시리스 모터가 있는 품목을 선택하는 것이 더 나은 선택입니다.
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그렇다면 브러시 모터는 폐기되어야 합니까?
음 ... 아니. 특히 브러시리스 모터(+ 제어 회로)는 브러시 모터를 사용하는 항목보다 비용이 훨씬 더 많이 들기 때문입니다. 브러시리스 모터가 브러시 모터보다 우수하지만 브러시 모터가 나쁘다는 의미는 아닙니다. 사실, 브러시 모터는 충분히 좋습니다. 브러시리스 모터로 사람들이 하는 것과 동일한 작업을 브러시 모터로 달성할 수 있습니다.
일반적으로 브러시리스 모터는 도구 및 장비 내부에 이상적인 모터입니다. 그러나 대신 브러시 모터를 사용하려는 경우도 있습니다. 이러한 상황에는 다음이 포함됩니다.
- 모터를 순간적으로 사용하는 경우(예: 블렌더, 파워시트, 앞유리 와이퍼)
- 도구/기기가 1년에 몇 번만 유용하게 될 때
- 작업에 많은 토크가 필요하지 않은 경우(예: 장난감, 통풍구)
- 극한의 작동 조건에서. 브러시 모터는 극한의 기상 조건에서 고장날 수 있는 센서나 제어 회로가 필요하지 않습니다.
현명한 구매하기
이제 브러시 모터와 브러시리스 모터의 차이점을 이해했으므로 주방 가전, 도구 및 장비를 구입할 때 보다 쉽게 현명한 구매를 할 수 있기를 바랍니다. 이것은 또한 일부 품목이 동일한 브랜드에서 생산되고 동일한 기능을 가지며 동일한 폼 팩터를 사용함에도 불구하고 해당 품목보다 더 비싼 이유를 설명해야 합니다. 브러시리스 모터를 사용하여 고급 품목을 구입할 수 있다고 해서 항상 현명하게 구매하는 것은 아닙니다.