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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