Motor 모터란?

목차

1. 모터의 의미

2. 모터의 종류

3. 모터의 회전 원리(1)

4. 모터의 회전 원리(2)

 

1. 모터의 의미

라틴어의 "moto"(움직인다)에서 온 단어로, 원동기를 의미하는 단어다. 에너지를 받아들여 "일"을 하는 기계를 말한다.

형태를 막론하고 에너지를 공급받아 이를 어떤 기계적인 움직임으로 변환하는 장치면 전부 모터라고 부를 수 있다. 공급되는 에너지의 형태는 전기, 열, 압력, 탄성까지 매우 다양해서 전기 모터부터 시작해서 로켓이나 내연기관도 전부 모터라고 부를 수 있다. 반대로 같은 운동에너지를 받아서 방향만 바꿔 출력하는, 예를 들어 물레방아나 풍차와 같은 기계는 기계적인 움직임의 근원이라고 볼 수 없으므로 모터라고 부르지 않는다.

국내에서는 모터라고 하면 십중팔구 전기 모터, 즉 전동기를 가리키지만, 영어 등에서는 자동차를 모터 카(Motor Car)나 모터 비히클(Motor Vehicle), 오토바이를 모터 사이클(Motor Cycle)이라고 부르는 등, 우리나라보다 좀 더 넓은 의미의 원동기로써엔진과 거의 동격의 뜻을 가지는 경우가 많다. 그러니 외국어로 된 글을 읽다가 모터라는 단어가 나왔다고 해서 "로켓 모터? 로켓에 쓰이는 전동기인가?" 하는 착각을 하지 말도록 하자.

 

2. 모터의 종류

모터는 전력 에너지를 받아 동력 에너지로 변환하는 전동기를 말합니다.
자장 내에서 전류를 흐르게 함으로써 받게 되는 힘을 회전 동작으로 변환하는 것이 일반적이지만, 광범위하게는 리니어 동작하는 것도 포함합니다.

모터를 구동 전원의 종류에 따라 분류하면 DC 모터와 AC 모터로 분류됩니다.
모터의 회전 원리에 따라 하기와 같이 분류할 수 있습니다. (특수 모터 제외)

 

  2.1. DC(직류) 모터

     -  Brush 모터 : 일반적으로 많이 사용되는 모터이며, DC모터라고 합니다.

                           Brush(고정자측) 이라고 불리는 전극을 정류자(전기자 측)로 순차 접속시킴으로써 전류를

                           전환하여 회전 동작시킵니다.

     -  Brushless 모터 : Brush와 정류자를 사용하지 않고 트랜지스터 등의 스위칭 기능을 통해 전기적으로 전류를

                                   전환하여 회전 동작시킵니다.

     - 스테핑 모터 : 펄스에 동기하여 동작하는 모터로 펄스 모터라고도 한다. 정확한 위치 제어 동작을 간단히 실현

                             가능합니다.

 

  2.2. AC(교류) 모터

    - 유도 모터 : 교류를 통하여 고정자에 회전 자계를 발생시킴으로써 회전자에 유도 전류가 발생하여 상호 작용으로

                         회전합니다.

    - 동기 모터 : 교류가 만드는 회전 자계를 통해 자극을 지닌 회전자가 흡인, 추종하여 회전합니다.

 

3. 모터의 회전 원리(1)

  - 모터는 자석, 자력을 통해 회전

회전축을 지닌 영구 자석의 주변에서 ① 자석을 회전시키면 (회전 자계), ② N극과 S극이 당겨지는 힘이나 같은 극끼리 밀어내는 힘에 의해 ③ 회전축을 지닌 자석이 회전합니다.
이것이 모터 회전의 기초 원리입니다.

 

실제로는 도선에 전류를 주입함으로써 그 주변에 자계를 발생시켜 회전 자계 (자력)를 만들어 자석이 회전하는 것과 동일한 상태가 됩니다.

또한, 도선을 코일 상태로 말면, 자력의 합성을 통해 큰 자계의 다발 (자속)이 되어 N극과 S극이 발생합니다.
코일 상태의 도선 속에 철심을 넣음으로써 자력선이 통과하기 쉽게 되어, 보다 강한 자력을 발생시킬 수 있습니다.

 

 

 

4. 모터의 회전 원리(2)

 - 실제로 모터를 회전시킨다.

여기에서는 실제로 모터를 구동시키는 방법으로 3상 교류와 코일을 사용하여 회전 자계를 만드는 방법을 소개합니다.
（3상 교류는 120° 위상이 시프트 된 교류 신호입니다.）

 

예로 철심에 코일을 감은 것을 3 상의상 코일, V상 코일, W상 코일로 하고, 120° 시프트 배치함으로써 3상 전압이 높은 쪽의 코일에 N극, 낮은 쪽에 S극이 발생됩니다.
각각의 상은 정현파 상태로 변화하므로, 각 코일에서 발생하는 극 (N극, S 극)과 그 자계 (자력)이 변화됩니다.
이 때이때, N극이 발생하는 코일만을 보면, U상 코일 → V상 코일 → W상 코일 → U상 코일의 순서로 변화하므로, 회전할 수 있습니다.