직류전동기(DC모터) 원리 + 장단점 + 자동차에서의 활용

 

 

- 직류전동기(DC모터)의 원리

- 직류전동기(DC모터)의 장단점

- 자동차에서의 직류전동기 활용

 

직류전동기의 원리

 

직류전동기: 계자가 고정자에 위치하고 회전자에 전기자가 위치

일전에 설명한, 두개의 자석 사이에 도체있게 형성된 구조 -> 동작원리 직관적/간단 -> 구조 복잡 ~ 회전하는 회전자에 전류가 흘러야 하기 때문

N극에 흐르는 도체는 일정한 전류가 흘러 일정한 힘을 주어야 한다.

N극 근처에 흐르는 전류선에 위 or 아래로의 힘이 발생하고 전선이 최상단 or 최하단에 위치함을 기점으로 이 힘은 운동방향에 반대되는 역할을 하게 된다.

-> 브러쉬(brush)와 정류자(commutator)를 사용함으로

-> 외부에서 넣어준 DC를 AC로 바꿔주는 역할을 하여 필요한 위치에서 전류의 방향을 역전시켜 회전에 도움되는 힘을 계속 만들어 낸다.

 

 

직류전동기의 회전속도

회전자계에 의한 게 아닌 자기력에 의해 회전한다.

단, 직류전동기의 최대 속도는 입력전압과 직류 전동기의 역기전력 상수(k)의 비에 따라 결정된다.

 

직류전동기의 장단점

 

직류전동기의 장점

• ** 저렴한 가격
• 전장용 직류전동기: 직류전동기의 브러시의 수명제한으로 간헐적으로 사용되며 가격 경쟁력이 필요한 제품군이 주로 사용 (계속 사용하는 것이 아닌, 필요할 때만 사용) -> 직류전동기 적합
• 자동차의 전장, 소형 모터로 가장 많이 사용되는 모터 = 직류전동기 = 저렴한 가격,
• 직류전동기는 주로, 응용분야에 작게 만들어 사용하고 + 기어를 통해 힘을 증폭 -> 기어드 타입의 직류전동기
• 간헐적 사용 + 가격이 중요 = 직류전동기 사용

직류전동기의 단점

• 브러시 – 기계적 전류 정류 장치로, 마모에 의한 수명이 있음 (진공청소기 모터 ~ 수명시간 500-1000시간 ~ 청소기는 간헐적 사용으로 오래 사용 가능)
• 브러시 마모에 의한 수명 제한(연속으로 장시간 사용할 수 없음, 간헐적 사용 ok)
• 브러시 종류를 어떻게 설계하냐에 따라 수명 시간 연장은 가능하나 한계 있음

한쪽 끝에 브러시

슬립링은 브러시와 접촉하여 전류 공급 ~ 전류가 잘 흐르는 도체로, 미끄러지면서도 전기적 연결 가능

 

 

자동차에서의 직류전동기 사용 예시

 

직류전동기의 사용 예

직류전동기는 낮은 가격과 높은 제어 성능으로 자동차의 전장부품으로 여러 곳에서 사용

Power window motor – 윈도우(열리고 닫히고)

Door lock motor

매우 작은 직류전동기 + 기어류 사용해 토크 증폭

Power lift gate motor – 트렁크

Power seat motor

Air conditioner blower motor

여름에만 사용, 오래 계속 동작x 하지만 영구자석형 동기전동기를 사용하기도 함

Wiper motor – 와이퍼