무브러시 DC(BLDC) 모터는 높은 효율성, 신뢰성, 긴 작동 수명으로 인해 다양한 애플리케이션에 필수적이 되었습니다. BLDC 모터는 물리적 브러시 대신 전자 정류를 사용하므로 브러시가 있는 모터보다 마모가 적습니다. BLDC 모터의 핵심 측면은 드론, 산업 자동화, 전기 자동차와 같은 애플리케이션에 필수적인 속도입니다.

무브러시 DC 모터의 속도

모터 설계 및 구성

BLDC 모터의 속도는 근본적으로 설계와 연결되어 있습니다. 극 수, 권선 레이아웃, 로터 구조와 같은 여러 설계 요소가 속도에 직접적인 영향을 미칩니다.

극의 수

모터의 회전 속도는 극 수에 영향을 받습니다. 일반적으로 극 수가 적은 모터는 더 높은 속도에서 작동하는 반면, 극 수가 많은 모터는 더 낮은 속도에서 더 높은 토크를 제공합니다.

극의 수 속도(RPM) 토크(Nm)
2 10,000 0.5
4 5,000 1.0
6 3,000 1.5
8 2,000 2.0

표에서 보듯이, 극수가 적은 모터는 더 높은 회전 속도(RPM)를 얻을 수 있지만, 극수가 증가할수록 토크는 증가합니다.

와인딩 구성

권선 배열은 또한 모터 속도를 결정합니다. BLDC 모터에는 일반적으로 두 가지 권선 구성이 있습니다. 스타(Y)와 델타(Δ).

  • 스타(Y) 구성은 토크가 더 높지만 더 낮은 속도에서 작동합니다.
    반면 델타(Δ) 구성은 더 높은 속도를 허용하지만 토크가 더 낮습니다.
와인딩 구성 속도(RPM) 토크(Nm)
별(Y) 3,000 1.5
델타(Δ) 4,500 1.0

델타 구성은 모터가 더 빠른 속도로 작동할 수 있게 하지만 토크가 일부 희생됩니다.

공급 전압

BLDC 모터 속도에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나는 공급 전압입니다. 기본 속도 방정식은 공급 전압과 모터 속도가 비례한다고 명시합니다.

Speed (RPM)∝Voltage (V)

공급 전압을 높이면 다른 모든 조건이 일정하다고 가정할 때 모터 속도가 증가합니다. 그러나 고전압은 모터 손상이나 과열로 이어질 수 있으므로 이에 대한 제한이 있습니다.

Voltage (V) Speed (RPM) Current (A)
12 3,000 2.5
24 6,000 3.0
36 9,000 3.5
48 12,000 4.0

표에서 보듯이, 전압을 두 배로 높이면 속도도 거의 두 배로 늘어나, 전압은 모터 속도를 직접적으로 제어하는 ​​요인이 됩니다.

컨트롤러 설정 및 전자 속도 제어(ESC)

BLDC 모터는 정류 및 속도 조절을 위해 외부 전자 속도 컨트롤러(ESC)가 필요합니다. 모터의 전압과 전류는 ESC에 의해 관리되며, ESC는 모터 속도도 변경합니다. ESC 내의 여러 매개변수는 모터 속도에 영향을 미칠 수 있습니다.

  • 듀티 사이클: ESC는 펄스 폭 변조(PWM)를 통해 공급 전압을 변조하고, 듀티 사이클은 각 사이클 내에서 전압이 적용되는 시간을 결정합니다.
  • PWM 주파수: 더 높은 주파수의 PWM 신호는 더 부드러운 속도 제어와 더 높은 효과적인 모터 속도를 가져옵니다.
듀티 사이클 (%) 유효 전압 (V) 속도 (RPM)
25 12 3,000
50 24 6,000
75 36 9,000
100 48 12,000

듀티 사이클이 증가함에 따라 모터에 인가되는 유효 전압이 상승하여 모터 속도가 증가합니다.

부하 및 토크 요구 사항

BLDC 모터의 속도에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소는 구동하는 부하입니다. 속도와 부하의 관계는 반비례합니다. 부하가 증가하면 속도가 감소합니다.

속도-토크 곡선

BLDC 모터에서 속도-토크 곡선은 이 두 변수 간의 관계를 보여줍니다. 모터 속도는 부하(토크)가 증가함에 따라 감소합니다. 모터의 내부 저항과 로터에서 생성되는 역기전력(EMF)이 이에 대한 원인입니다.

토크 (Nm) 속도 (RPM)
0.5 10,000
1.0 8,000
1.5 6,000
2.0 4,000
2.5 2,000

데이터는 토크가 증가함에 따라 모터의 속도가 비례적으로 감소한다는 것을 분명히 보여줍니다. 실제 응용 프로그램에서는 부하 조건에 따라 속도와 토크 요구 사항 간의 균형을 맞추는 것이 중요합니다.

온도

BLDC 모터의 작동 온도도 속도에 영향을 미칠 수 있습니다. 모터는 권선 및 기타 구성 요소의 저항이 증가하여 온도가 높을수록 효율성이 떨어지며, 이로 인해 속도가 감소할 수 있습니다.

온도-속도 관계

온도가 상승함에 따라 권선의 저항이 증가하고, 이로 인해 전압 강하가 발생하여 사용 가능한 속도가 제한됩니다.

온도 (°C) 속도 (RPM) 현재의 (A)
25 10,000 4.0
50 9,000 4.2
75 8,000 4.5
100 6,000 4.8

이 표는 온도 상승이 모터 속도를 점진적으로 감소시키는 방식을 보여줍니다. 최대 속도와 효율을 보장하려면 적절한 냉각 시스템을 유지하거나 모터 과부하를 피하는 것이 필수적입니다.

역기전력

역기전력(back EMF)은 모터가 회전할 때 생성되는 전압입니다. 공급 전압과 반대되는 이 EMF의 크기는 모터 속도에 따라 결정됩니다. 모터가 더 빨리 회전할수록 역기전력이 높아지고, 이는 모터를 구동하는 데 사용할 수 있는 유효 전압을 줄입니다. 역기전력 상수 KeK_eKe는 속도 단위당 생성되는 전압을 V/rpm으로 나타냅니다. 역기전력 방정식은 다음과 같습니다.

Vemf=Ke×Speed (RPM)

고속 응용 분야의 경우 과도한 전압 손실을 피하기 위해 역기전력을 최소화해야 하며, 역기전력 상수가 낮은 모터가 선호됩니다.

기계적 제약

마지막으로, 마찰, 베어링 상태, 전체 시스템 관성과 같은 기계적 요인도 모터 속도에 영향을 미칠 수 있습니다. 윤활이 잘 된 베어링과 마찰이 적은 환경은 모터가 부하 하에서 더 높은 속도를 유지할 수 있게 합니다. 반대로, 마모된 베어링이나 마찰이 많은 환경은 모터 속도를 크게 낮출 수 있습니다.

결론

BLDC 모터의 속도는 모터 설계, 공급 전압, 부하, 온도 및 컨트롤러의 특성을 포함한 다양한 요인에 따라 달라집니다. 무브러시 DC 모터 제조업체로서 사용자는 이러한 종속성을 인식함으로써 특정 애플리케이션에 대한 모터의 성능을 효율적으로 조절하고 향상시킬 수 있습니다.