모터의 회전 원리를 설명하는 simple motor 2 & 3 (Simple motor 2 & 3 describing the rotation principle of the motor)

앞서 코일 뭉치를 이용하여 모터의 회전 원리를 매우 간단하게 소개하였다.

이제 여기에서는 보다 제어적이면서, 스위칭 원리를 기반으로 하는 심플 모터를 소개하고자 한다.

여기에서 소개하는 방식은 브러시와 같은 기계장치로 인한 전류 흐름 전환(Commutating)이

이루어지는 형태가 아니라  센서 (여기에서는 Reed sensor를 사용함)를 활용한 스위칭 형식이다.

따라서 브러시에 의해 기계적인 commutation 방식을 가지는 DC motor 형태라기보다는

Hall sensor 감지에 의하여 스위칭을 가져가는 AC모터 구동용 인버터 원리에 가까운 개념이라고 할 수 있다.

 

simple motor - V2

 

이상의 그림에서 보듯이 4개의 같은 극을 가진 자석을 필름통에 90도 간격으로 배치하였다.

못에 15m가량의 에나멜 와이어를 감아서 전자석 효과를 주도록 하였다.

이때 사용한 wire의 굵기는  AWG #26을 채택하였다.

그림에서 보듯이 전자석에 전류를 인가하는 시점을 파악하기 위하여 HALL sensor를 사용하였다.

이와 같은 실험을 할 때 주의 할 점은,

못에 감은 에나멜 칠이 벗겨져서 못과 와이어가 서로 shortshort 되는 일이 발생하지 않도록 해야 한다는 점이다.

 만일 이러한 상황이 발생하게 되면 모터가 거의 회전하지 않거나 회전하더라도 매우 느리게 회전하며

전력 트랜지스터(power transistor)에서 과전류가 흘러서 열이 엄청 발생하게 된다.

초반에 이러한 문제가 발생하였는데 이를 인식하지 못하고 구동하였다가 많은 어려움을 겪었다.

그때 전력 반도체에 열이 엄청나게 발생하는 문제가 생겼었다. 

이러한 문제가 없이 정상적인 경우라면 열이 그다지 발생하지 않게 된다.

아래에 제시한 동작 동영상을 통하여 작동원리를 이해할 수 있다.

 

simple motor V2 - 동작 동영상

 

위에서 보인 V2보다 좀 더 개선된 형태가 아래에 보인 simple motor V3이다.

이 V3 버젼에서는 Hall sensor 대신 Reed switch를 사용하였다.

아울러 초기에 시동이 잘 안 걸리는 문제를 해결하기 위한 스타트 회로를 추가하였다.

즉, 초기에 3초가량 강제로 commutation 펄스가 인가되도록 하여 초반 불규칙한 시동문제를 해결하였다.

 

simple motor V3

  

 

simple motor V3 - 동작동영상