영구 자석 직류 전동기의 정의 및 유형과 장단점 알아보기
영구 자석 직류 전동기의 정의
극이 영구 자석으로 만들어진 직류 전동기를 영구 자석 직류 전동기(Permanent Magnet DC Motor)라고 부릅니다. 자석은 방사형으로 자화 되며, 원통형 강철 스테이터의 내부 주변에 장착됩니다. 그리고 전동기의 스테이터는 자속의 리턴 경로 역할을 해주며 로터에는 정류자 세그먼트와 브러시가 있는 직류 전기자가 있습니다. 그리고 영구 자석 직류 전동기는 일반적으로 배터리 또는 정류기에서 공급되는 6V, 12V 또는 24V의 직류 전원에서 작동하며, 이는 축 전류 운반 로터 도체와 영구 자석에 의해 생성되는 자속 사이의 상호 작용으로 인해 토크가 생성됩니다. 플럭스가 이런 유형의 전동기에서 일정하게 유지되므로 영구 자석 직류 전동기의 속도는 플럭스 제어 방법을 사용하여 제어하는 것이 불가능합니다. 그 대신 전기자 전압 제어, 전기자 레오스타트 제어 및 헬리콥터 제어 방법으로 속도와 토크를 제어하는 것이 가능하며, 이 전동기들은 기본 속도보다 높게 작동할 수 없기 때문에 기본 속도보다 낮은 속도가 필요한 경우에 사용하게 됩니다.
영구 자석 직류 전동기의 유형
영구 자석 직류 전동기에는 세 가지 유형의 영구 자석이 사용됩니다. 첫 번째로 알니코 자석이 있는데, 알니코는 강압 자기화 강도가 낮으며 대신 잔류 플럭스 밀도가 높습니다. 따라서 저전류 및 고전압이 필요한 경우에 사용하는 경향이 큽니다. 다음으로 두 번째는 희토류 자석으로, 사마륨 코발트 자석과 네오디뮴을 붕소, 철과 합금하여 만든 네오디뮴 자석이 희토류 자석의 종류 중 하나입니다. 이는 잔존량이 높고 강압 자기화 강도가 높으며, 희토류 자석은 전기자 반응으로 인한 탈자기화 문제가 없다는 점이 장점이지만, 비싼 재료라는 점이 문제로 남아있습니다. 네오디뮴 자석은 사마륨 코발트 자석에 비해 가격이 저렴하면서도 더 높은 온도를 견딜 수 있다는 장점이 있으며, 이런 희토류 자석은 전체적으로 자동차나 서보 기구 및 대형 산업용 모터에 주로 사용됩니다. 마지막으로 세 번째는 페라이트 자석으로, 이는 에어컨 및 압축기, 냉장고와 같은 곳에 주로 사용됩니다.
영구 자석 직류 전동기의 응용 분야
영구 자석 직류 전동기는 분율부터 수 마력에 이르는 다양한 용도로 사용됩니다. 우선 첫 번째로 자동차에서도 주로 이용되는데, 이는 윈드실드 와이퍼나 워셔의 작동 시에도 사용되며 그 외에도 하부 창문을 올리거나 히터나 에어컨의 송풍기를 구동시키는 데에도 사용됩니다. 그리고 컴퓨터의 드라이브에서도 자주 이용되며, 장난감 산업뿐만 아니라 생활 속에서 주로 사용하는 전동 칫솔이나 휴대용 진공청소기, 믹서기 등 다양한 생활 가전에도 많이 이용됩니다. 그리고 드릴링 머신 같은 가공 기계나 전정기 같은 원예 도구 같은 휴대용 전기 도구에서도 사용됩니다.
영구 자석 직류 전동기의 장단점
영구 자석 직류 전동기의 장점은 우선 크기가 작다는 점이 있으며, 등급이 낮은 영구 자석을 이용하면 제조 비용을 절감할 수 있으므로 전동기의 가격이 저렴해질 수 있습니다. 그리고 이런 종류의 전동기에는 필드 권선이 필요하지 않으므로 필드 회로 구리 손실이 없기 때문에 이는 전동기의 효율성을 증가시켜줍니다. 물론 단점도 존재하는데, 영구 자석 직류 전동기는 영구 자석은 외부에서 공급되는 션트 필드처럼 높은 플럭스 밀도를 생성할 수가 없기 때문에 영구 자석 직류 전동기는 동일한 정격의 션트 전동기보다 전기자 전류의 암페어 회전당 유도 토크가 낮습니다. 그리고 큰 전기자 전류로 인해 극이 탈자 될 위험이 있으며, 과도한 가열과 장시간 전동기를 사용한 과부하로 인해서 탈자기화 현상이 발생할 수도 있습니다. 그리고 이는 전동기를 사용하지 않는 경우에도 자기장이 항상 존재하게 되며, 전기자 반응을 줄이기 위해 암페어 회전을 추가하는 것이 불가능합니다.
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