토크 모터란?
토크 모터(영어: torque motor)는 시동 토크가 크고, 회전 속도가 증가함에 따라 토크가 감소하는 모터를 말합니다.
넓은 속도 범위에서 안정적인 운전을 할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. 토크 모터는 특히 저속에서 높은 토크를 구현할 수 있어 롤러 등의 권선 장치에 사용하기에 적합한 모터입니다.
권선을 할 때 처음에는 낮은 토크와 고속 회전이 필요하지만, 권선이 진행됨에 따라 직경이 커지기 때문에 최종적으로 높은 토크와 저속 회전이 필요합니다. 부하 측의 회전수-토크의 특성 곡선과 토크 모터의 특성 곡선이 비슷하기 때문에 토크 모터는 권선에 적합한 모터라고 할 수 있습니다.
토크 모터의 사용 용도
토크 모터는 일정한 속도로 무언가를 감는 장치에 내장되어 있는 경우가 많습니다. 예를 들어 천, 종이, 고무 등의 시트형 물건이나 금속선, 케이블, 실 등의 선형을 감는 경우 등이 있습니다.
또한, 롤용으로는 이송 롤, 각종 롤의 손실 보상용, 소형 크레인, 벨트 컨베이어 구동용 등이 있습니다. 또한, 밸브나 나사를 조이고 풀거나 문을 열고 닫을 때도 시동 토크가 필요하기 때문에 토크 모터를 사용하는 것이 적합합니다.
토크 모터의 원리
다른 모터의 회전수-토크 특성 곡선은 특정 회전수에서 정점을 찍는 산 모양인 반면, 토크 모터는 완만한 곡선을 그리며 오른쪽으로 내려가는 완만한 곡선을 그리는 것이 특징입니다. 이 특성이 바로 처짐 특성입니다.
토크 모터는 모터와 부하의 균형을 유지하기 위해 회전수가 증가함에 따라 토크는 감소하는 성질을 가지고 있습니다. 토크 모터에 가해지는 전압을 증가시키면 전압의 제곱에 비례하여 처짐 특성의 곡선은 더 오른쪽으로 기울어진 기울기를 가진 곡선으로 이동합니다. 따라서 전압 조정기와 함께 사용하면 애플리케이션에 따라 처짐 특성을 튜닝할 수 있습니다.
또한, 부하 토크가 일정한 경우, 인가 전압을 조정하면 회전 속도를 변화시킬 수 있습니다. 각속도가 일정한 회전 운동에 걸리는 토크를 정토크라고 하며, 토크 모터는 정토크를 필요로 하는 권선 동작 등에 적합합니다. 또한 시동 토크가 크기 때문에 시동 전류가 작기 때문에 자주 시동과 정지를 반복하는 동작에 적합한 모터입니다.
토크 모터의 기타 정보
토크 모터를 브레이크로 사용하는 방법
권취기구의 장력을 일정하게 유지하기 위해 권취측뿐만 아니라 권취측에도 토크 모터를 사용함으로써 미세한 조정이 가능합니다. 이 경우 토크 모터의 특징인 브레이크 특성을 이용할 수 있습니다. 제동 특성에는 다음 두 가지가 있습니다.
1. 역상 브레이크
교류 전압을 인가하여 회전 자기장의 방향과 반대 방향으로 회전시켰을 때의 토크 특성을 브레이크에 이용합니다. 역상 제동 특성을 이용한 사용법은 토크 모터 시동 시 토크보다 큰 토크로 반대 방향으로 회전시킬 때의 토크를 이용하는 방법입니다.
토크 모터는 일정한 제동력을 발생시키면서 회전 자력과 반대 방향으로 회전합니다. 회전수가 0부터 제동력이 발생하기 때문에 정지 시에도 장력을 필요로 하는 경우 등에 적합한 모터입니다.
2. 직류 브레이크
직류 전압을 인가하여 자기장에 의해 정지 상태의 모터를 회전시켰을 때의 토크 특성을 브레이크에 이용합니다. 한류 브레이크의 사용법은 정방향, 역방향 어느 방향으로 회전해도 동일한 제동력을 얻을 수 있는 현상을 이용하는 방식입니다.
회전수가 0일 때는 제동력이 0이지만, 회전수가 증가함에 따라 제동력이 증가하여 고속 영역에서 안정화됩니다. 이 특성을 이용하는 것은 고속 회전 시 안정된 장력을 필요로 하는 경우나 정회전 역회전 시 장력이 필요한 경우 등입니다.