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DC 팬 모터란?

DC 팬 모터는 모터로 팬을 회전시키는 것 중 직류 전류로 구동하는 것을 말합니다.

구조에 따라 프로펠러 팬, 송풍기, 크로스 플로우 팬 등으로 크게 나뉘지만, 송풍을 한다는 점에서는 공통점이 있으며, DC 팬 모터는 모두 크기와 풍량, 특성이 다릅니다.

따라서 카탈로그 사양을 확인하고 용도와 목적에 따라 구분하여 사용하는 것이 중요합니다. 가장 일반적인 것은 프로펠러 팬에 의한 송풍이므로, 선택에 고민이 된다면 이쪽을 선택하는 것이 무난합니다.

DC 팬 모터의 사용 용도

DC 팬 모터는 팬의 회전으로 공기를 송풍하거나 대류시켜 가전제품, OA기기 등 전자기기 내부를 냉각시키는데 사용되며, DC 팬 모터에 의한 냉각에는 내부의 열을 외부로 배출하는 방법과 외부의 열을 내부로 유입시키는 방법이 있습니다.

DC 팬 모터에 의한 냉각은 공기의 대류에 의한 것이기 때문에 기기의 구조와 온도 등을 고려하여 가장 효율적인 방법을 선택해야 하며, 온도가 상승하면 전자기기의 열 폭주를 유발할 뿐만 아니라 고장의 원인이 되기 쉽습니다.

DC 팬 모터의 원리

DC 팬 모터의 구조는 크게 구조 부재의 케이싱, 송풍을 위한 팬과 러너, 이를 회전시키는 DC 모터로 나뉘며, DC 모터로 팬을 연속적으로 회전시켜 공기를 압송하여 송풍하는 방식입니다.

프로펠러 팬의 경우 송풍 방향이 회전축과 같은 방향이기 때문에 작고 큰 풍량을 얻을 수 있으며 비교적 조용하게 회전합니다. 반면 송풍기는 회전축과 수직이 되고, 송풍구의 토출구가 좁아져 공기의 흐름을 집중시켜 높은 정압을 얻을 수 있습니다.

DC 팬 모터의 구조

일반적인 팬은 임펠러, 케이싱, 주축, 베어링, 축봉으로 구성됩니다.

1. 임펠러

바람을 만드는 부분으로 팬의 핵심 부품입니다. 송풍의 효율을 좌우하며 용도와 환경 등에 따라 다양한 종류가 있습니다.

2. 케이싱

팬 자체의 외곽 틀과 내부의 바람의 흐름길을 만드는 것으로, 팬의 흡입부와 토출부를 만드는 부분입니다.

3. 주축

팬의 중심축이 되는 부분으로, 임펠러를 지탱하는 강도를 가집니다.

4. 베어링

주축의 회전 운동을 받는 부분으로, 그 작용을 원활하게 하고 지지하는 부분입니다. 베어링이 있어 마찰과 마모를 줄일 수 있습니다. 품질이 좋지 않으면 기계적 마모 등으로 인해 고장으로 이어질 수 있으므로 중요한 부분입니다.

DC 팬 모터의 기타 정보

1. 송풍 저항이란?

공기를 유로 내로 보낼 때, 유로 내로 공기가 이동하는 방향과 반대 방향으로 송풍 저항이 발생합니다. 유로 내에 송풍을 방해하는 장애물이 있을수록 송풍 저항은 커지며 풍량은 감소합니다. 송풍 저항은 장치 내부의 정압을 상승시키는 에너지가 되며, 압력 손실이라고도 합니다.

팬에 의한 냉각의 경우 송풍 저항이 발생하기 때문에 내부 구조로 인한 압력 손실을 고려하여 팬의 성능을 선택해야 합니다. 또한, 팬에 의한 냉각을 고려하면 송풍을 방해하지 않는 구조로 설계하는 것이 중요합니다.

필요한 풍량과 정압을 얻기 위해 여러 개의 팬을 사용할 경우 직렬과 병렬 중 어느 쪽이 더 효율적일지도 고려해야 합니다. 일반적으로 팬을 병렬로 사용하면 풍량이 더 크고 직렬로 사용하면 정압이 더 높습니다.

2. AC 팬 모터와의 차이점

DC 팬은 모터와 회로로 회전 속도를 변경할 수 있습니다. 반면 AC 팬은 교류전원의 주파수에 따라 회전속도가 고정되어 있습니다. 현재 회전 속도를 자유자재로 조절할 수 있는 DC 팬이 주류이며, AC 전원으로 DC 팬을 회전시키는 ACDC 팬도 있습니다.

3. DC 축류 팬이란?

DC 축류 팬은 직류로 구동되는 축류 팬을 말합니다. 축류 팬은 프레임 중앙에 날개가 장착되어 있으며, 날개의 앞쪽에서 공기를 흡입하고 뒤쪽으로 배출합니다.

팬이 바람을 보내는 방향이 축 방향이기 때문에 풍량이 많고 소음이 적다는 장점이 있다. 발열된 물질의 냉각 용도로 폭넓게 사용되고 있습니다. 저항물에 의한 풍량의 증감이 비교적 적은 것이 축류팬의 특징입니다.

4. 기타 팬의 종류

기타 축류 팬의 종류로는 원심 팬, 사류 팬을 들 수 있다. 원심 팬은 바람을 보내는 방향이 후방이 아니라 흡입한 방향과 90도 방향입니다.

또한 사류팬은 축류팬과 원심팬의 중간쯤 되는 팬입니다. 날개 모양에 따라 축 방향에서 공기를 흡입하고 축의 대각선 방향으로 압력을 가해 배기 방향을 바꿔서 송풍한다. 소형, 경량화가 특징입니다.

원심팬은 장비의 공간상 바람을 후방으로 송풍할 수 없을 때 적합한 팬이 됩니다. 밀집된 장비 내부의 공기를 빼낼 때 등에 사용됩니다. 축류 팬의 대표적인 팬 모터는 프로펠러 팬이다. 날개 모양의 프로펠러를 케이싱 안에 넣고 회전시킴으로써 회전축 방향으로 바람을 발생시킵니다.

바람의 흐름이 회전축 방향으로 이루어지기 때문에 컴팩트한 구조로 되어 있습니다. 원심 팬의 대표적인 팬 모터는 송풍기입니다. 송풍기는 원통형으로 배치된 전방으로 향하는 날개의 원심력에 의해 회전축에 거의 수직인 방향으로 바람의 흐름을 만듭니다.

AC 팬 모터란?

AC 팬 모터는 교류 전원으로 작동하는 팬에 사용되는 모터를 말합니다다.

전기는 직류 전원과 교류 전원 두 가지가 있습니다. 직류전원은 전류의 방향이 항상 한 방향으로만 흐르는 전원이고, 교류전원은 전류의 방향이 주기적으로 바뀌는 전원입니다.

영어로 번역하면 직류는 Direct Current, 교류는 Alternate Current입니다. 각각 머리글자를 따서 DC 전원, AC 전원이라고 부르며, AC 팬 모터는 AC 전원을 사용하며, 구동 부하가 팬의 모터를 말합니다.

AC 팬 모터의 사용 용도

AC 팬 모터는 민생용품에서 산업 장비에 이르기까지 광범위하게 사용됩니다. 가장 친숙한 예는 선풍기입니다. 선풍기의 일부에는 AC 팬 모터가 장착되어 있습니다. 가정용 콘센트는 대부분 AC 전원이며, 선풍기에는 구조가 간단한 AC 팬 모터가 사용됩니다.

산업용으로는 국소 배기용 선풍기 등이 있다. 지하나 하수탱크 등 산성화가 우려되는 곳에서 작업할 때 사용됩니다.

AC 팬 모터의 원리

AC 팬 모터는 AC 모터의 샤프트 축에 팬(날개)을 장착한 것이 AC 팬 모터이며, AC 모터의 동작은 고정자와 회전자로 구성됩니다. 고정자에 전류를 흘릴 때 발생하는 자기장의 변화로 회전자에 와전류가 발생합니다.

그 결과 이른바 ‘플레밍 오른손(발전기)의 법칙’에 따라 유도전류가 발생한다. 그 유도 전류와 자기장에 의한 ‘플레밍 왼손(모터)의 법칙’으로 동력이 발생합니다.

AC 팬 모터에는 교류 전원이 단상과 3상 두 가지 종류가 있으며, AC 모터는 일반적으로 단상만으로는 작동하지 않습니다. 따라서 단상 AC 팬 모터는 위상을 진각시키기 위한 커패시터가 내장된 것, 또는 구획이라고 불리는 구조의 모터가 주류입니다.

3상 전원은 전원 내에 3종류의 위상이 존재하기 때문에 전원을 그대로 인가하면 작동하는 유도 모터가 주류를 이루며, AC 모터의 장점은 구조가 단순하고 부품 수가 적어 견고하고 수명이 길다는 점이다. 단점은 DC 모터에 비해 운전 속도 조절이 어렵다는 점입니다.

AC 모터는 상용 전원으로 작동하고, 견고하고 유지보수가 용이하기 때문에 용도에 따라 앞으로도 널리 사용될 것으로 보입니다.

AC 팬 모터의 기타 정보

1. AC 팬 모터와 DC 팬 모터의 차이점

AC 팬 모터와 DC 팬 모터의 차이점은 팬을 구동하는 전원의 차이로, AC 팬 모터는 교류 전원으로 작동하고 DC 팬 모터는 직류 전원으로 작동합니다.

AC 팬 모터는 교류 전원의 주파수에 따라 팬(날개)의 회전 속도가 일정하지만, DC 팬 모터는 회로에 따라 회전 속도를 저렴하게 가변할 수 있으며, AC 팬 중 일부는 AC 전원으로 DC 모터를 구동하는 AC/DC 팬도 있습니다.

2. AC 축류 팬이란?

AC 축류 팬은 AC 모터로 구동되는 축류 팬입니다. 축류 팬은 팬을 사용하여 바람을 보내는 방향이 축 방향인 팬을 말합니다. 바람을 일으키는 날개 회전 방향과 수직 방향(축 방향)으로 바람이 발생합니다.

용도는 발열이 많은 기계의 냉각에 사용되는 경우가 많습니다. 저항물에 의한 풍량의 증감이 비교적 적은 것이 축류팬의 특징입니다. 축류 팬 외에도 바람을 보내는 방향이 다른 원심 팬, 사류 팬 등이 있습니다.

원심팬은 축류팬과 직교하도록 바람을 일으키는 팬으로 원심 방향으로 바람이 발생합니다. 사류팬은 축류팬과 원심팬 사이에 있는 팬이다. 축 방향에서 흡기하고 축의 대각선 방향으로 배기 송풍합니다. 작고 가벼운 것이 특징입니다.

3. AC 팬의 구조

일반적인 팬의 구조는 임펠러, 케이싱, 주축, 베어링으로 이루어져 있습니다.

임펠러
바람을 만드는 부분으로 팬의 심장부 역할을 하는 부품입니다. 송풍 효율에 관여하며, 용도나 환경 등에 따라 다양한 종류가 있습니다.

케이싱
팬 자체의 외곽 틀과 내부의 바람의 흐름길을 만드는 것으로, 팬의 흡입부와 토출부를 만드는 부분입니다.

주축
팬의 중심축이 되는 부분으로, 임펠러를 지탱하는 강도를 가집니다.

베어링
주축의 회전 운동을 받는 부분으로 그 작용을 원활하게 하면서 주축을 지지하는 부분입니다. 베어링이 있음으로써 마찰과 마모를 줄일 수 있습니다. 이 부분의 품질이 좋지 않으면 기계적 마모 등으로 인해 고장으로 이어질 수 있기 때문에 중요한 부분입니다.

슬립링이란?

슬립링은 회전체 외부에서 전력이나 전기 신호를 전달할 수 있는 회전 커넥터를 말합니다.

회전체에 배치된 금속 링과 고정측의 브러시를 통해 전력이나 신호를 전달합니다. 회전체의 진동이나 응력, 축력을 측정하고 미세한 신호를 전송하여 제어용으로 활용되고 있습니다. 회전체에 전원을 공급하는 리드선의 역할로 활용되기도 합니다.

슬립링의 설치는 크게 두 가지가 있는데, 축단 장착형과 중공형입니다. 축단 장착형은 회전체 말단에 장착합니다. 중공형은 회전축에 링 블록을 끼워 넣는 방식입니다. 또한, 링과 브러시가 일체형인 타입과 링과 브러시가 분리된 타입도 있습니다.

슬립링의 사용 용도

슬립링은 저속 회전용부터 20,000rpm의 고속용까지 다양하게 출시되어 있습니다. 또한, 대응 가능한 전력도 3,000A 이상의 대전류도 있어 실험, 개발용에서 설비용까지 폭넓게 사용되고 있습니다.

풍력발전기, 공작기계, 원심분리기, 교반기, 로봇팔, 크레인, 감시카메라 및 헬리콥터, 턴테이블, 드럼 히터, 레이더 안테나 등의 회전체 히터와 모터의 전원 공급에 사용됩니다.

또한, 반도체 제조 장비, CT 스캔과 같은 의료기기, 비파괴 검사, 음향 장비 등 다양한 용도로 사용됩니다. 회전체의 온도, 변형, 토크 측정에도 사용됩니다.

슬립링의 원리

회전체의 턴테이블 등의 회전축에 링 모양의 전극 부분(링 유닛)이 달려 있습니다. 링 유닛의 외주나 측면에 브러시 모양의 전극 부분이 접촉하고, 접촉한 부분을 접점으로 하여 전력과 신호를 전송하는 구조입니다.

링 유닛이 회전해도 브러시와 항상 접점을 가지기 때문에 안정적인 전력 공급과 신호 전송이 가능합니다. 링 유닛에는 베어링이 있어 브러시 쪽을 지지하고 있습니다.

슬립링의 링과 브러시의 접촉부에는 구리, 은 등의 귀금속을 사용하여 누수 등의 걱정 없이 접촉 저항을 안정화할 수 있습니다. 링에는 청동, 은, 금 등이 사용되며, 브러시 부분에는 탄소, 구리, 은 합금 등이 사용됩니다.

전력이나 신호 배선이 많은 경우 슬립 링도 필연적으로 커질 수밖에 없습니다. 또한 어느 정도 마모되기 때문에 정기적인 유지 보수가 필요합니다.

슬립링의 기타 정보

1. 슬립링의 브러시 역할

슬립링은 브러시가 접점 역할을 함으로써 회전체 위의 전기기기에서 고정측으로 송수신하는 역할을 합니다. 브러시가 항상 회전체와 접촉하고 있기 때문에 회전체가 360° 어느 위치에 있더라도 배선이 꼬이거나 샤프트에 엉키지 않고 송수신할 수 있습니다.

회전체측과 고정측과의 송수신이 필요한 신호 수에 따라 브러시(접점)의 개수는 달라집니다. 따라서 통신 장비가 많으면 많을수록 브러시 개수가 많아지고, 결과적으로 슬립링 전체가 거대해집니다.

이 경우 시리얼 통신이나 자동차에 사용되는 CAN 통신을 사용하면 브러시 수를 줄일 수 있습니다.

2. 슬립링의 단점

슬립링의 단점은 브러시 마모로 인한 접촉 불량이 발생할 수 있다는 점입니다. 브러시는 물리적으로 회전체와 접촉하기 때문에 노화로 인해 접촉 불량이 발생할 수 있습니다.

특히 실외에서 사용하는 장비의 경우, 밀폐된 케이스로 보호되지 않은 경우 먼지나 물의 침입으로 인해 브러시가 조기에 손상될 수 있습니다. 따라서 몇 년에 한 번씩 브러시를 청소하거나 윤활제를 발라 수명을 연장하는 것이 일반적입니다.

이때 사용하는 윤활유는 전도성이 있는 것을 선택해야 한다. 전도성이 없는 경우 브러시 부분에서 통전 불량이 발생하여 회전체 측과 고정체 측의 통신 불량이 발생할 수 있으므로 주의해야 합니다.

브러시 부분의 수명은 일반적으로 1,000만 회전~1억 회전 정도이며, 제조사에 따라서는 5억 회전 정도까지입니다. 수명이 긴 장비에 사용하는 경우, 주기적으로 브러시부의 유지보수가 필요합니다.

D-sub 커넥터란?

D-sub 커넥터는 컴퓨터와 주변기기를 연결하기 위한 커넥터 규격 중 하나입니다.

D-sub 커넥터는 외부 전자파의 간섭을 억제하기 위한 차폐 부분이 알파벳 D의 모양을 하고 있는 것이 명칭의 유래이다. 핀(신호선 수)의 수와 크기가 매우 다양하며, 20가지 이상의 라인업이 있다. 이러한 종류의 명칭은 핀의 크기와 개수로 표기됩니다.

D-sub 커넥터의 사용 용도

D-sub 커넥터는 매우 오래된 규격으로 과거에는 널리 사용되던 규격이었습니다. 현재는 USB에 그 역할이 대체되었지만, 디스플레이 등의 영상 출력에서는 여전히 현역으로 사용되고 있으며, D-sub 커넥터는 핀 수에 따라 사용 용도가 다르기 때문에 종류별로 설명합니다.

1. D-sub 9핀

D-sub 9핀 커넥터는 주로 RS-232C나 RS422 등의 시리얼 통신용으로 사용됩니다. 또한, 게임기 아타리(ATARI) 사양에도 채택되어 NEC의 PC 등에서 널리 보급된 커넥터입니다. 그 외에도 SCSI-3 규격의 파이버 채널에도 채용되고 있습니다.

2. D-sub 15핀

D-sub 15핀 커넥터는 PC/AT 호환 기기에서 모니터와 연결하는 케이블에 채용되고 있습니다. 일반적으로 VGA(영문: Video Graphics Array) 단자로 불리는 것이 D-sub 15핀이며, 15핀 이외의 D-sub 커넥터는 단자 배열이 2열인 것에 비해 5핀이 3열로 배열되어 있습니다.

현재는 HDMI, DVI, DisplayPort 등의 디지털 연결이 주류를 이루고 있습니다. 하지만 D-sub 커넥터는 범용성이 뛰어나기 때문에 여전히 사용되고 있습니다.

3. D-sub 25핀

D-sub 25핀 커넥터는 시리얼 통신 RS-232C의 인터페이스나 맥킨토시의 SCSI, PC/AT 호환기기의 프린터 단자 등에 사용되고 있으며, RS-232C 표준에서는 25핀의 커넥터 크기가 크다는 이유로 현재는 9핀을 채택하는 경우가 많이 사용되고 있습니다. 그러나 기기에 따라서는 여전히 25핀이 사용되고 있습니다.

4. D-sub 37핀

D-sub 37핀의 주요 사용 용도는 업무용 디지털 음성 신호 전송 규격인 AES/EBU와 아이씨엠의 SCSI 장비이다. 다른 D-sub 커넥터에 비해 국내에서는 많이 보급되어 있지 않습니다. 또한, 신호선을 많이 사용할 수 있기 때문에 FA 장비의 장치 간 통신에도 사용되기도 합니다.

D-sub 커넥터의 원리

D-sub 커넥터는 접점과 하우징이라는 기본 구조에 후드(쉘)와 아일렛이라는 부품으로 구성되어 있습니다. 접점은 단자 또는 터미널이라고도 하며, 전기를 통하게 하는 금속 부분을 말합니다. 하우징은 접점이 내장되는 부분으로 절연체로 만들어져 있습니다.

1. D-sub 커넥터의 후드

D-sub 커넥터는 접점과 하우징을 후드(쉘)라는 케이스에 넣고 아일렛이라는 고정 장치로 고정하는 구조로, D-sub 커넥터는 플러그 측과 소켓 측(각각 수, 암)이 있는데, 이 두 가지 구조는 공통적으로 동일합니다. 또한, 금속 쉘은 전자파를 차폐하는 기능도 갖추고 있어 전자기 간섭(EMI) 방지 부품으로도 유용합니다.

2. D-sub 커넥터의 나사

D-sub 커넥터는 나사못으로 아일렛을 고정하는데, D-sub 커넥터를 고정하는 나사못에는 다음과 같은 종류가 있으므로 플러그 측과 소켓 측을 일치시켜야 합니다.

• 긴 나사 / 짧은 나사
• 밀리미터 나사/인치 나사

3. D-sub 커넥터의 핀 수

D-sub 커넥터는 용도에 따라 접점 수(핀 수)가 다르다. 가장 유명한 것은 15핀의 DE-15로 일상에서 가장 많이 볼 수 있습니다. 그 외에도 산업기계 등과 연결에 많이 사용되는 RS-232C에서는 9핀 또는 25핀의 DE-9나 DB-25가 사용됩니다. 다만 25핀은 크기가 크다는 이유로 PC에서는 대부분 9핀을 채택하고 있습니다.

D-sub 커넥터는 한 개의 접점마다 신호의 종류가 구분되어 있습니다. 예를 들어 VGA 출력을 할 때 1번 커넥터는 빨간색, 2번은 녹색, 3번은 파란색 영상 출력 등 각 접점별로 역할이 정해져 있습니다.

전류 센서란?

전류 센서는 회로에 흐르는 전류를 측정하는 장치입니다.

전류 센서는 전류 회로 내부에 내장하기 때문에 회로를 차단해야 하거나 위험을 수반하지만, 회로의 일부 전선 부분을 외부에서 클램핑하여 전류를 측정할 수 있는 타입도 있습니다.

전류 센서의 사용 용도

전류 센서는 특정 회로에 흐르는 전류 값을 알고 싶을 때 사용됩니다. 상시적으로 회로에 흐르는 전류 값을 측정하고 기록하고자 하는 경우에는 회로에 직접 내장하는 타입의 전류 센서를 사용하는 경우가 많습니다. 이 경우 가동 중인 장비의 자가 보전을 위한 정보로 사용됩니다.

반면, 전기공사 작업 시 통전 사전 및 사후 확인이나 전기 회로 고장 시 원인 조사를 위한 통전부 확인 등 비정상의 경우 회로를 외부에서 클램프하는 타입의 전류 센서가 유용합니다.

전류 센서의 원리

회로에 직접 연결되는 전류 센서는 저항의 역할을 하며, 회로에 인가된 전압에서 실제 흐르는 전류 값을 측정합니다. 클램프형 전류 센서는 회로에 직접 연결하지 않기 때문에 회로에 흐르는 전류를 실측할 수 없습니다. 그래서 회로의 전선에 흐르는 전류에서 발생하는 자기장을 측정하여 전류 환산값으로 출력하고 있습니다.

구체적으로 클램프 부분에는 자기 코어가 있어 이 부분에서 자기장을 감지하여 전류 값으로 변환하는데, 교류와 직류는 자기장의 극성이 다르기 때문에 관측을 위한 원리도 다릅니다. 다양한 측정 방식 중 직류와 교류 모두 감지할 수 있는 방식으로는 홀소자 방식이 있습니다.

이 방식은 자기 코어 내에 홀 소자를 내장하여 피측정 회로에 발생하는 자기장을 전압으로 측정하고, 내장된 앰프를 통해 전류 값으로 변환합니다.

전류 센서 선택 방법

전류 센서에는 전류 회로에는 직류 회로와 교류 회로가 있습니다. 측정하고자 하는 회로의 전류 성분과 측정하고자 하는 정밀도에 따라 적절한 전류 센서를 선정하는 것이 중요합니다.

일반적으로 큰 정밀도를 필요로 하지 않는 경우라면 직류와 교류 모두 대응할 수 있는 홀소자식을 선택하지만, 회로의 설치 위치 등 경우에 따라서는 제대로 클램핑이 되지 않을 수도 있습니다.

교류의 경우 코어가 없는 로고스키 방식의 전류 센서를 선정하면 클램프부를 구부리면서 측정이 가능합니다.

전류 센서의 기타 정보

1. 전류 센서의 검출 방법

전류 센서는 검출 방법의 특징에 따라 용도가 달라집니다. 전류 검출 방법은 크게 저항 검출형과 자기장 검출형 두 가지로 분류할 수 있습니다.

저항 검출형
저항 검출형은 측정하고자 하는 전류가 흐르는 부분에 션트 저항이라는 저항을 넣어 전류를 검출합니다. 옴의 법칙에 따라 저항에 전류를 흘리면 전압 강하가 발생합니다.

이 전압값을 측정하여 저항값으로 나누면 전류를 측정할 수 있습니다. 회로 설계에 따라 다르지만, 회로상의 동작에 영향을 주지 않도록 션트 저항의 저항값은 작은 저항값을 선택하는 것이 일반적입니다.

그러나 큰 전류를 측정하는 경우 저항값의 발열과 내압이 문제가 됩니다. 전압 강하가 작은 경우에는 전류 감지 증폭기를 사용하여 검출하는 전압을 증폭시켜야 합니다.

자기장 검출형
자기장 검출형은 흐르는 전류가 만드는 자기장을 측정하는 방식입니다. 암페어의 법칙에 따라 전류를 흘리면 전류 방향을 오른쪽 나사의 진행방향으로 했을 때 오른쪽 나사가 돌아가는 방향으로 자기장이 발생합니다.

이 자기장을 홀 소자 등을 이용하여 검출합니다. 홀 소자란 홀 효과라는 전류와 자기장 모두에 직교하는 방향으로 기전력이 나타나는 현상을 이용한 소자로 자기장 검출에 사용됩니다.

2. 전류 센서의 회로

션트 저항을 이용한 저항 검출형은 DCDC 컨버터 등 전원을 만들 때 과전류 검출이나 전류로 구동하는 LED 구동용 드라이버, 모터 구동 회로의 전류 제어 및 회로 보호용으로 사용되기도 합니다. 또한, 홀 소자를 이용한 자기장 검출형은 전류를 측정하고자 하는 회로 패턴에 소자를 넣을 필요가 없기 때문에 배선을 클램프하여 전류를 측정하는 클램프 전류계나 모터의 위치 검출 등에 사용됩니다.

션트 저항을 이용한 저항 검출형이나 홀 소자를 이용한 자기장 검출형을 이용한 전류 검출은 출력이 작은 경우가 많아 디스크리트 부품으로 회로를 구성할 경우 전류 감지 증폭기나 연산 증폭기를 조합하여 회로를 구성하는 것이 일반적입니다. 각 제조사에서는 디스크리트가 아닌 앰프를 내장한 전용 IC 등도 있어 용도나 특성에 따라 선택할 수 있습니다.

서모스탯란?

서모스탯은 온도 조절에 사용되는 소자를 말합니다.

온도를 감지한 결과를 바탕으로 냉각 및 가온 장치에 동작 신호를 제어하는 역할을 합니다. 서모스탯의 일반적인 기능은 온도 감지이지만, 제품에 따라서는 온도 이상 상승을 감지하여 온도 과열을 방지하는 기능이 탑재되어 있는 경우도 있습니다.

서모스탯의 사용 용도

사용 용도에 따라 제어와 관련된 부수적인 기능은 다르지만, 서모스탯는 수조의 온도 히터와 같이 설정 온도의 상하 한도만을 제어할 때 사용하는 것이 일반적입니다.

그 외에도 정밀 공조와 같이 상하한을 모두 제어하고 일정한 온도 범위를 지정하거나 설정 온도의 상하한뿐만 아니라 이상 온도까지 상승 저지, 규정 온도 감지 등에 대응하는 제품도 출시되고 있습니다.

또한, 위와 같은 전기 회로에 내장하는 것 외에 엔진룸의 냉각수 유량 제어 등의 유체 회로에 개폐 밸브로서 직접 내장하는 것도 있습니다. 어느 쪽이든 다른 종류의 온도 감지기에 비해 소형화를 실현할 수 있는 것이 장점입니다.

서모스탯의 원리

서모스탯 중에서도 바이메탈식 서모스탯는 금속이 열에 의해 팽창하거나 수축하는 현상을 이용합니다. 이종 금속을 접합한 바이메탈은 각 금속 간의 열팽창 계수가 다르기 때문에 온도 변화에 따른 팽창과 수축의 크기 차이로 인해 바이메탈 전체가 상대적으로 열팽창 계수가 작은 금속 쪽으로 휘어지게 됩니다.

이 바이메탈의 곡률을 이용하면 온도에 따라 접점이 열리고 닫히는 회로를 만들 수 있습니다. 이때 접점 개폐의 임계값을 임의로 설정하면 특정 온도를 경계로 열원이나 냉각원의 전원이 켜지거나 꺼지는 회로 제어가 가능해집니다.

또한, 이 방식은 실제로 온도를 측정한 후 전기적으로 제어하는 것이 아니라 바이메탈 소재의 온도 감도를 직접 이용하기 때문에 소자를 소형화할 수 있는 것이 장점입니다. 서모스탯을 회로의 접점으로 사용하는 것이 아니라 개폐밸브로서 유체 회로에 내장하면 온도 변화에 따라 서서히 열리는 제어밸브를 표현할 수도 있습니다.

서모스탯의 종류

서모스탯은 온도를 제어하기 위한 장치이지만, 용도에 따라 다양한 종류의 서모스탯이 사용되고 있습니다.

1. 전자식 서모스탯

전자식 서모스탯은 온도 제어를 작동 신호가 아닌 컴퓨터 제어에 의해 온도 제어를 합니다. 따라서 사용 환경의 온도를 보다 정확하게 제어할 수 있습니다.

온도 관리도 자동으로 이루어지기 때문에 적절한 온도 관리와 전기료 등 비용 절감을 실현할 수 있습니다. 사용 환경은 주로 산업 분야에서 엔진의 냉각수 온도 관리, 농업용 비닐하우스 내 온도 관리 등에 많이 사용됩니다.

2. 바이메탈식 서모스탯

바이메탈식 서모스탯는 열팽창률이 다른 두 종류의 금속을 접합한 구조로 되어 있습니다. 설정 온도까지 온도가 상승하면 두 종류의 금속으로 구성된 접점이 떨어져 회로를 차단할 수 있습니다.

이러한 원리를 이용한 서모스탯를 바이메탈식 서모스탯라고 합니다. 바이메탈식 서모스탯기는 일반 가정에서 사용하는 냉장고, 가스온수기 등에 사용되고 있습니다.

구조도 간단하고 정확한 온도 조절이 가능하기 때문에 많은 공산품에 사용되고 있습니다. 또한, 금속을 이용한 구조로 되어 있어 장기간 사용해도 파손되지 않는 것도 특징 중 하나입니다.

3. 액체 팽창식 서모스탯

액체팽창식 서모스탯는 열팽창률이 높은 액체를 금속관 안에 봉입한 구조로 되어 있습니다. 봉입한 액체가 팽창하면서 접점이 작동하여 온도를 제어하는 방식입니다.

금속을 액체로 사용할 경우 온도 측정의 정확도가 더 높아지는 특징이 있습니다. 따라서 정확한 온도 측정이 필요한 조리기구나 냉동기기 등에 폭넓게 사용되고 있습니다.

또한, 액체 팽창식 서모스탯는 전기 용량을 크게 할 수 있는 것이 특징입니다. 전기 용량을 증가시킴으로써 더 넓은 범위의 온도 감지가 가능해집니다. 따라서 광범위한 온도 감지가 필요한 대규모 공장 등 산업 분야에서 많이 사용되고 있습니다.

전원 변압기란?

전원 변압기는 교류전원의 전압을 변화시키기 위한 장치입니다.

전압을 변화시키기 때문에 일본어 명칭은 ‘변압기(変圧器)’라고 합니다. 전자기 유도 작용을 이용해 전압을 승압, 승강시킵니다.

발전소에서 만들어진 전기는 송전선을 타고 공장이나 각 가정에 분배되는데, 이때 만들어지는 전기는 수만 볼트의 초고전압입니다. 이대로 일반 가정에서 사용하기에는 위험하기 때문에 전력 변압기에서 강압하여 분배합니다. 일본에서는 100볼트까지 강압하여 일반 가정에서 사용하고 있습니다.

전력 변압기의 사용 용도

전력 변압기는 산업용부터 일반 가정까지 다양한 곳에서 사용됩니다. 구체적인 사용 용도는 다음과 같습니다.

• 발전소 및 변전소 전원 변환용
• 공장 및 상업시설의 전원 공급용
• 일반 주택으로의 송전용
• 전원 설비의 내뢰용
• 구형 AC 어댑터 내부

전력 변압기는 전기 사용에 있어 없어서는 안 될 장비라고 할 수 있습니다.

전력 변압기의 원리

전원 변압기의 구성은 간단합니다: 두 개의 코일(구리선을 스프링처럼 감은 것)과 철심, 두 개의 코일 중 1차 코일은 전원에 연결하고 2차 코일은 수요 기기에 연결합니다.

1차 코일에 전기가 흐르면 철심 내부에 자력이 발생해 2차 코일에 도달합니다. 자력을 받은 2차 코일은 양단에 전압이 발생합니다. 이 현상이 바로 전자기 유도 작용입니다. 전력 변압기는 전자기 유도 작용을 교묘하게 이용하여 전압을 승압하고 승압합니다.

그리고 1차 코일과 2차 코일은 보빈이라는 권선으로 완전히 분리, 절연되어 있습니다. 즉, 전력 변압기에서는 1차 코일과 2차 코일을 전기적으로 절연하면서 전자기 유도 작용으로 전기 에너지를 전달합니다. 이 절연 작용을 통해 전원 측에서 발생한 이상이 수요기기 측으로 전달되는 것을 방지할 수 있습니다.

전력 변압기의 종류

전력 변압기는 크게 ‘오일 주입 변압기’와 ‘몰드 변압기’의 두 가지 종류로 나뉩니다.

1. 유침변압기

권선과 철심을 절연유에 담근 변압기입니다. 변압기는 사용 시 열이 발생하지만, 절연유를 냉매로 사용할 수 있기 때문에 밀폐가 가능한 것이 특징입니다. 권선과 철심을 밀폐하기 때문에 옥외 설치도 가능합니다.

단, 절연유가 광유인 경우 토양 오염의 원인이 되므로 누출에 주의해야 한다. 최근에는 친환경을 위해 식물성 기름을 사용한 오일 투입 변압기도 판매되고 있습니다.

2. 몰드 변압기

권선과 철심을 에폭시 수지로 덮은 변압기입니다. 절연유를 사용하지 않기 때문에 유지보수성이 우수합니다. 그러나 방열 수단이 제한적이기 때문에 실내 설치가 기본입니다. 또한, 유상 변압기보다 가격이 비싸다는 단점도 있습니다.

전력 변압기의 기타 정보

1. 전력 변압기의 역할

전력 변압기는 ‘변압’과 ‘절연’이라는 두 가지 역할을 합니다.

변압
발전된 전력을 사용하기에 적합한 전압으로 승압하는 역할이 변압입니다. 일반 가정에서는 100볼트로 강압하여 사용한다. 산업용에서는 200볼트나 400볼트에서 사용하는 것이 일반적입니다.

송배전 용도에서는 송전 손실 감소를 위해 66,000볼트와 같은 초고전압이 사용됩니다. 또한, 전압 강하를 방지하기 위해 변압하는 경우도 있습니다. 송전 거리가 길어지면 사용 장소에서 저전압이 되는 전압 강하 현상이 발생한다. 이 전압 강하 현상은 전원 변압기로 미세하게 승압하여 대책할 수 있습니다.

절연
일반적인 전력 변압기의 경우 입력측 전선과 출력측 전선이 연결되어 있지 않습니다. 입력 측 전기는 전자기 유도에 의해 출력 측으로 전달됩니다. 이처럼 입력과 출력이 분리된 변압기를 ‘절연 변압기’라고 부르며, 입력 측의 이상이 출력 측으로 전달되는 것을 방지합니다.

2. 전원 변압기의 전압

전원 변압기에는 일본 국내에서 많이 사용되는 전압이 존재합니다.

저전압의 경우
저전압에서 자주 사용되는 전압은 100볼트, 200볼트, 400볼트이며, 100볼트는 가정용 전원 등에 사용됩니다. 반면 400볼트는 공장의 대형 장비 등에 사용됩니다.

고전압의 경우
고전압에서 자주 사용되는 전압은 3,300볼트, 6,600볼트입니다. 전력회사의 사용 전압은 대부분 6,600볼트입니다.

특고압의 경우
특고압은 변전소 간이나 거대한 공장에 사용되는 초고압이다. 송배전용으로 주로 66,000볼트나 154,000볼트가 사용됩니다.

8비트 마이크로컨트롤러란?

8비트 마이크로컨트롤러는 마이크로컨트롤러의 약칭인 마이크로컨트롤러 중에서도 처리용 비트폭이 8비트로 한정된 것을 말합니다.

어떤 입력에 대해 출력을 프로그래밍할 수 있는 특징을 가지고 있습니다. 일반적으로 보급된 마이크로컨트롤러 중에서는 그 처리 능력이 낮아 고속 통신 등에는 적합하지 않습니다.

하지만 간단한 조명 켜기, 끄기 등 아주 간단한 프로그램 조작에는 충분한 성능을 가지고 있습니다. 또한, 시장 유통량이 많아 쉽게 구할 수 있고 가격이 저렴하기 때문에 지금도 우리가 흔히 접할 수 있는 많은 전자기기에 채용되고 있습니다.

8비트 마이크로컨트롤러의 사용 용도

8비트 마이크로컨트롤러는 처리용 비트폭이 8비트이기 때문에 간단한 동작을 저렴하고 간편하게 표현할 때 사용된다. 따라서 시중에 판매되는 많은 전자기기에는 무수히 많은 8비트 마이크로컴퓨터가 내장되어 있습니다.

예를 들어, 냉장고에 내장된 8비트 마이크로컨트롤러는 냉장고의 내부 온도를 일정하게 유지하거나 문이 열리고 닫힐 때 조명을 점등시키는 역할을 한다. 밥솥에서는 스위치를 누르면 밥이 시작되고, 예약 타이머 기능이 설정되면 그 타이머가 작동하기 위해 사용됩니다.

8비트 마이크로컴퓨터의 원리

마이크로컴퓨터의 내용은 크게 입력부와 처리부 및 출력부로 구성됩니다. 입력부에서는 외부 스위치 등으로부터 온/오프 신호를 받습니다. 그 입력을 받으면 입력 신호에 따라 처리를 수행하여 적절한 출력을 합니다.

이 처리부의 내용을 소프트웨어로 파악하여 나중에 수정할 수 있는 것이 마이크로컴퓨터의 장점입니다. 마이크로컴퓨터 없이 만들어진 회로에서는 이 데이터 처리 부분을 변경하려고 하면 실제 기판의 회로를 변경해야 합니다. 이에 반해 마이크로컴퓨터라면 소프트웨어를 다시 작성하여 대응할 수 있습니다.

복잡한 회로 구성을 변경하려면 많은 시간과 노력이 필요합니다. 하지만 미리 입력 신호에 의한 조건 분기를 마이크로컨트롤러에 맡기면 나중에 다량의 기판 제어 변경이 발생하더라도 쉽게 대응할 수 있습니다.

또한, 회로 구성이 복잡해질수록 트랜지스터 등 필요한 부품이 많아지기 때문에 장치가 대형화되는 경향이 있습니다. 마이크로컨트롤러를 사용하면 그 대부분을 집약할 수 있기 때문에 장치의 소형화도 동시에 실현할 수 있습니다.

8비트 마이크로컨트롤러의 구성

마이크로컨트롤러는 I/O, CPU, ROM, RAM, 주변회로 부품으로 구성되어 있습니다.

1. I/O

마이크로컨트롤러는 외부의 다양한 회로와 장치 간에 신호를 주고받습니다. 가장 기본적인 구조를 범용 I/O 또는 GPIO(General Purpose I/O)라고 합니다. 범용 I/O는 마이크로컴퓨터가 가지고 있는 입출력 핀을 말합니다.

2. CPU

중앙연산처리장치(영어: Central Processing Unit)의 약자입니다. 마이크로컴퓨터에서 명령을 실행하는 장치에 해당합니다. 컴퓨터와 마이크로컴퓨터의 가장 큰 차이점은 이 CPU의 처리 능력을 들 수 있습니다. 마이크로컴퓨터는 컴퓨터에 비해 단위 시간당 명령어 실행 횟수가 적습니다.

반면, 마이크로컴퓨터가 가진 CPU의 장점으로는 저렴하고 소비전력이 적다는 점 등이 있습니다.

3. ROM

‘Read Only Memory’의 약자로 읽기 전용 메모리를 말합니다. 비휘발성 메모리라고 불리며, 전원을 지워도 기억한 데이터를 유지할 수 있는 성질을 가지고 있습니다.

4. RAM

‘Random Access Memory’의 약자입니다. 읽기와 쓰기가 가능한 메모리로, CPU의 연산 결과 등 일시적인 데이터를 저장하는 역할 등을 합니다.

8비트 마이크로컨트롤러의 기타 정보

8비트 마이크로컨트롤러의 장점

고성능 마이크로컴퓨터라고 불리는 것은 현재 많이 있습니다. 고속, 대용량 처리는 32비트 마이크로컨트롤러나 64비트 마이크로컨트롤러 등이 압도적으로 능력이 뛰어나 8비트 마이크로컨트롤러로는 도저히 따라잡을 수 없는 차이가 있습니다.

그럼에도 불구하고 8비트 마이크로컴퓨터가 사용되는 이유는 적은 센서나 스위치의 정보를 바탕으로 최소한의 동작이나 표시를 제어하면 되는 경우, 필요 이상으로 복잡한 제어 로직을 구성할 필요가 없는 경우도 있기 때분입니다. 취급이 간단하고 가격이 저렴한 8비트 마이크로컨트롤러를 채택하는 것이 가성비가 좋다는 결과를 가져옵니다.

또한, 여러 기능을 가진 시스템의 경우, 동영상이나 통신 등의 제어는 32비트 마이크로컨트롤러를 선택하고 그 외의 기본 동작은 8비트 마이크로컨트롤러로 대응하는 등 하나의 시스템 안에 여러 개의 마이크로컨트롤러를 장착하는 경우도 많습니다.

AC 케이블이란?

AC 케이블은 교류 전원을 공급하기 위해 사용되는 케이블입니다.

일반적으로 전원이 교류인지 직류인지에 따라 케이블을 구분하지 않습니다. 그러나 상용 전원을 직류 전원으로 변환하는 AC 어댑터의 케이블은 전원에 따라 케이블 종류와 커넥터가 다르기 때문에 교류 측을 AC 케이블이라고 부르는 경우가 있습니다.

AC 케이블 외에도 AC 코드 또는 전원 코드라고 부르기도 합니다.

AC 케이블의 사용 용도

AC 케이블은 주로 AC 어댑터에 교류 전원을 공급하기 위해 사용됩니다. 다음은 AC 케이블의 사용 용도의 일례입니다.

• 컴퓨터 및 디스플레이 전원 공급용
• 가정용 게임기 전원 공급용
• 전동공구 전원 공급용
• 서버나 스위칭 허브에 전원 공급용

기본적으로 송전처에서 DC 전원으로 변환하는 용도로 사용되는 경우가 대부분이며, AC 케이블이 가장 많이 사용되는 경우는 OA 기기용입니다. 하지만 가정용 게임기나 전동공구에 사용되는 경우도 있습니다.

AC 케이블의 원리

AC 케이블은 다른 케이블과 마찬가지로 심선, 절연 피복, 커넥터 플러그 등으로 구성됩니다.

1. 심선

심선은 전기의 통로가 되는 금속 부분입니다. 재료는 전기 전도도가 높은 구리입니다. 여러 개의 가느다란 소선을 꼬아 만든 연선 구조인 경우가 일반적입니다.

2. 절연 피복

절연 피복은 케이블 심선을 절연하는 절연 부분입니다. 나일론, 비닐 등의 합성수지가 사용됩니다. 케이블의 내열성, 내후성 등의 성능은 절연 피복의 종류에 따라 결정됩니다.

3. 커넥터 플러그

커넥터 플러그는 OA 기기나 전원과 연결하기 위한 플러그입니다. 전원 측은 일본에서는 대부분 AC100V 콘센트의 수 플러그이며, 접지된 3P 또는 접지되지 않은 2P가 사용됩니다. 기기 쪽은 AC100V 콘센트의 암플러그 등이 사용되며, AC 어댑터와 일체형으로 생략되는 경우도 적지 않습니다.

AC 케이블 선택 방법

AC 케이블의 선정 포인트는 허용 전류, 플러그 모양, 케이블 길이 등을 꼽을 수 있습니다.

1. 허용 전류

허용전류는 AC 어댑터의 용량에 따라 선정하는 것이 일반적입니다. 일반적인 콘센트 케이블의 허용 전류는 15A이지만, AC 케이블에는 7A나 12A의 허용 전류가 있는 제품도 판매되고 있습니다.

2. 플러그 모양

플러그 모양은 연결 기기나 전원 콘센트에 따라 선택합니다. 해외 등의 콘센트는 전원 종류나 플러그 모양이 국내와 다른 경우가 많으므로 전용 변환 어댑터 등을 사용합니다.

3. 케이블 길이

케이블의 길이는 사용 상황에 따라 적절한 길이를 선택합니다. 노트북 등에는 AC 케이블이 길면 이동이 번거롭기 때문에 짧은 제품을 선택합니다. 콘센트에서 전자기기를 멀리 떨어뜨리고 싶을 때는 긴 케이블이 적합합니다.

AC 케이블의 기타 정보

1. AC 케이블의 규격

일본 국내에서 사용할 수 있는 AC 케이블은 경제산업성이 정한 전기용품 안전법에 적합해야 합니다. 이 전기용품 안전법은 특정 전기용품이 지켜야 할 사항을 규정한 것으로, 이 중에는 AC 케이블도 포함됩니다.

전기용품 안전법에는 ‘특정 전기용품’과 ‘특정 전기용품 이외의 전기용품’의 두 가지 제품 카테고리가 있습니다. ‘특정 전기용품’은 ‘특정 전기용품 이외의 전기용품’보다 위험성이 높은 전기용품이 준수해야 하는 규격이며, 인증 방법도 더 엄격합니다.

2. 특정 전기용품

특정 전기용품에는 케이블류와 연장 케이블이 포함되며, AC 케이블도 대부분 특정 전기용품에 속합니다. 주로 전류가 직접 흐르는 부분 등 인체에 해를 끼칠 위험이 있는 것이 특정 전기용품으로 지정됩니다.

AC 케이블과 세트인 AC 어댑터에는 마름모꼴 안에 PSE라는 마크가 새겨져 있는데, 이것이 ‘특정 전기용품’의 인증을 받았다는 표시입니다.

3. 특정 전기용품 이외의 전기용품

특정 전기용품 이외의 전기용품에는 리모콘 릴레이, 가변형 전선관 등이 있으며, 인체에 해를 끼칠 위험이 낮은 전기용품입니다. 동그라미 안에 PSE라고 적힌 마크가 있는 전기용품은 ‘특정 전기용품 외의 전기용품’의 인증을 받은 마크입니다.

4. AC 케이블과 AC 어댑터

AC 케이블을 연결하는 AC 어댑터는 가정용 콘센트에서 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 역할을 한다. 내부 구조에 따라 ‘변압기식’과 ‘스위칭식’ 두 가지로 나뉩니다.

일반적으로 스위칭 방식이 변환 효율이 높고 발열량이 적은 편이며, PC용 AC 어댑터는 대부분 스위칭 방식이다. 하지만 스위칭식은 부품 수가 많아 변압기식보다 수명이 짧다는 단점이 있습니다.

변압기형 AC 어댑터는 직접 변압기로 강압한 교류 전원을 정류 평활화하여 직류화하는 방식입니다. 변압기가 내장되어 있어 항상 열이 발생하며, 변환 효율이 좋지 않은 대신 구조가 단순하고 견고합니다.

전기제품에 따라서는 변압기식 또는 스위칭식 중 하나의 전원을 전제로 만들어진 제품도 있는데, 잘못된 방식의 AC 어댑터를 사용하면 고장의 원인이 될 수 있습니다.

기어드 모터란?

기어드 모터는 기어와 모터가 결합된 장치입니다. 기어와 모터를 결합하여 회전수와 토크를 임의로 설계할 수 있습니다.

벨트 풀리 등에 비해 마찰로 인한 소음이 적고 유지보수가 편리합니다. 모터의 회전수와 토크에 따라 기어비를 선정하여 적절한 기어를 선택합니다. 기어 헤드 부분의 공간이 필요하므로 크기도 확인해야 합니다.

설치 방법으로는 플랜지 장착형, 탭 장착형 등이 있습니다.

기어드 모터의 사용 용도

기어드 모터는 기어에 따라 낮은 회전수에서 높은 토크를 낼 수 있습니다. 식품 가공기, 입체 주차장, 반도체 제조 장비, 목공 기계 등 대형 기계에 특히 많이 사용됩니다.

가까운 예로 전동 셔터나 세차기에도 사용됩니다. 낮은 회전수와 높은 토크의 특성을 살려 산업용 로봇 등에도 사용됩니다.

기어드 모터는 초소형부터 대형까지 다양한 사이즈가 있습니다. 또한 전자기 브레이크를 장착한 제품, 스테핑 모터를 사용한 제품 등 기어드 모터는 다양한 라인업으로 구성되어 있습니다.

기어드 모터의 원리

기어드 모터는 모터와 감속기로 구성됩니다.

고속으로 회전하는 모터에 대해 기어를 결합하여 그 회전수를 조절하는 것이 감속기입니다. 기어드 모터는 감속기에 의해 낮은 회전수에서 높은 토크를 얻을 수 있습니다.

모터는 산업용으로 삼상 유도전동기가 많이 사용됩니다. 유도전동기는 정격 회전수가 주파수와 극수에 따라 정해져 있기 때문에 기어비를 조정하여 회전수와 토크를 선정합니다.

기어비는 모터 회전축과 감속기 출력 회전축의 회전비이며, 기어비가 클수록 토크가 높아집니다. 높은 토크가 필요한 경우 기어비를 높여야 합니다.

기어와 모터의 위치에 따라 평행축 또는 직진축을 선택합니다. 또한 모터의 운전과 정지가 빈번한 경우 클러치 브레이크 타입을 사용하는 경우도 있습니다.

기어드 모터 사용 방법

기어드 모터를 사용하는 방법은 여러 가지가 있는데, 그 중 대표적인 것은 감속, 고부하, 고정밀도가 있습니다.

1. 감속

삼상 유도 전동기 등은 회전 속도가 극 수와 주파수에 따라 결정됩니다. 따라서 유도전동기를 필요한 회전속도로 사용하기 위해 감속기로 감속합니다.

각 사에서 다양한 감속비의 기어드 모터를 판매하고 있으므로, 필요한 회전수에 맞게 기어를 선택하면 됩니다.

2. 고부하

감속을 하면 출력 토크가 감속비에 비례하여 커지고, 허용 관성모멘트는 감속비의 제곱에 비례하여 커집니다. 따라서 속도가 떨어지는 대신 큰 물체를 회전시킬 수 있습니다.

3. 높은 정밀도

위치 결정 작업에 사용하면 모터의 정지 각도 정확도가 향상됩니다.

예를 들어, 감속비가 2인 경우, 모터 출력축의 오차가 1.0°라면 감속기 출력축의 오차는 0.5°가 되어 정확도가 높아집니다. 그러나 감속기에는 백래시라는 유격이 있는 경우가 많으므로 고정밀 위치 결정에 사용할 때는 주의가 필요합니다.

기어드 모터의 기타 정보

기어드 모터의 감속기

기어드 모터에 사용되는 감속기는 다양한 종류가 있으며, 용도에 따라 선택합니다. 대표적으로 ‘평 기어 감속기’, ‘베벨 기어 감속기’, ‘하이포이드 감속기’, ‘웜 감속기’, ‘유성 기어 감속기’, ‘파동 기어 감속기’ 등을 들 수 있습니다.

1. 평 기어 감속기

평기어 감속기는 가장 일반적인 감속기로, 평기어의 조합으로 감속합니다. 다단식도 있으며, 큰 감속비도 제작할 수 있지만 백래시가 큰 편입니다.

2. 베벨 기어 감속기 및 웜 감속기

베벨 기어 감속기와 웜 감속기는 입력축과 출력축이 직교합니다. 웜 기어는 자동 잠금 기능이 있어 승강기 등에 많이 사용됩니다.

3. 하이포이드 감속기

하이포이드 감속기는 나선형 베벨 기어를 사용하는 감속기로, 큰 감속비와 부드러운 동력 전달이 특징입니다.

4. 유성 기어 감속기

유성기어 감속기는 유성기어를 사용한 감속기로 입력축과 출력축이 동심원형인 감속기입니다. 스테핑 모터 등의 감속에 많이 사용됩니다.

5. 파동기어 감속기

파동기어 감속기는 개발한 하모닉드라이브시스템즈의 사명에서 유래하여 ‘하모닉 감속기’라고도 합니다. 백래시가 없는 감속기로서 로봇의 관절에 많이 사용됩니다.

이외에도 볼 감속기, 사이클로 감속기 등이 있으며, 감속기에 따라 출력 특성이 달라지기 때문에 기어드 모터를 선정할 때는 감속기의 특성을 파악하는 것이 중요합니다.