적합한 BLDC 모터를 선택하는 방법
Jan 08, 2024
브러시리스 DC 모터(BLDC)는 긴 수명, 낮은 소음, 높은 토크로 인해 산업 자동화, 자동차, 의료 장비, 인공 지능 및 기타 산업 분야에서 널리 사용됩니다. BLDC는 다양한 크기와 유형이 있으며 실제로 우리는 애플리케이션의 성능 요구 사항을 충족하려면 올바른 BLDC 모터를 선택해야 합니다. 이 블로그에서 SIT는 귀하의 애플리케이션에 적합한 BLDC 모터를 선택하는 방법을 소개합니다.
1. 올바른 BLDC 모터 유형을 선택하세요.
브러시리스 DC 모터는 구조에 따라 인러너 유형과 아웃러너 유형의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 기본적으로 이들은 동일한 원리로 작동하지만 장점과 한계가 다릅니다. 인러너 BLDC 모터는 고정자(고정요소)를 외부에, 회전자(회전요소)를 내부에 배치하고, 회전자가 고정자 내부에서 회전하는 모터입니다. 아웃러너 BLDC 모터는 반대 디자인을 가지고 있습니다. 고정자는 내부에 배치되고 회전자는 외부에 위치하며 외부 회전자는 중앙의 고정자를 중심으로 회전합니다. 이에 비해 인러너 브러시리스 모터는 직경이 작고 속도가 빨라 고속 애플리케이션에 더 적합하며, 아웃러너 브러시리스 모터는 직경이 크고 방열 성능이 뛰어나 저속 토크 사용이 용이하고 저속 애플리케이션에 적합합니다. -속도 응용 프로그램.
BLDC 모터는 센서 유무에 따라 센서형 BLDC 모터와 센서리스 BLDC 모터로 나뉜다. 그들 사이의 선택은 일반적으로 비용에 따라 다릅니다. 센서리스 모터는 팬, 냉장고 압축기, 에어컨 및 정원 도구와 같은 저가형 가변 속도 모터 응용 분야와 같은 응용 분야에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 그러나 전기자전거나 페달렉과 같은 전동 공구처럼 시동 시 높은 토크가 필요한 애플리케이션에는 센서가 있는 모터를 사용해야 합니다.
또한 소재적인 면에서는 고효율, 저가, 낮은 온도 상승을 갖춘 페라이트 BLDC 모터를 우선시합니다. Alnico BLDC 모터 또는 희토류 BLDC 모터는 엄격한 성능 요구 사항, 작은 크기 및 높은 주변 온도의 경우에만 고려해야 합니다.
2. 모터 선택을 위한 주요 성능 매개변수
브러시리스 DC 모터를 선택할 때 매개변수는 가장 중요한 선택 요소 중 하나입니다. 그중 가장 중요한 세 가지 성능 매개변수는 토크, 속도, 출력입니다.
2.1 토크
모터 토크는 간단히 말해서 모터의 회전력의 크기로 모터의 부하 용량을 반영합니다. 토크가 높을수록 모터가 견딜 수 있는 부하도 커지며 이에 비해 모터의 성능도 좋아집니다.
그러나 실제로는 모터 토크, 관성 모멘트 및 마찰을 추가하여 얻을 수 있는 애플리케이션에 필요한 최대 토크를 고려해야 합니다. 또한 최대 요구 토크에 영향을 미치는 몇 가지 추가 요소(예: 에어 갭 공기의 저항 등)가 있으며, 이는 최소 20%의 토크 마진을 필요로 합니다.
최대 요구 토크 외에도 모터의 RMS(제곱근 토크)도 고려해야 합니다. RMS는 실제 적용에 필요한 연속 출력 토크로 근사화될 수 있습니다. 이는 최대 토크, 부하 토크, 관성 모멘트, 가속, 감속 및 실행 시간 등 다양한 요소에 의해 결정됩니다.
2.2 회전 속도
모터의 회전 속도는 애플리케이션과 밀접한 관련이 있습니다. 예를 들어 모터의 회전 속도는 드론의 비행 속도를 직접적으로 결정합니다. 따라서 모터를 선택할 때 RPM은 필수 고려 사항입니다.
모터 속도는 KV 값, KV(볼트당 회전수) 또는 RPM/V로 표시되며, 이는 모터가 볼트당 회전하는 횟수를 나타냅니다. 모터의 최대 속도(RPM)는 KV 값에 배터리 전압을 곱하여 간단히 결정할 수 있습니다.
RPM=KV * V(공급 전압)
공식에 따르면 브러시리스 모터의 속도는 이론적으로 전압과 선형적으로 관련됩니다. KV 값은 전압이 1V 증가할 때마다 모터의 RPM이 증가하는 양입니다. 전압이 증가하면 모터가 더 빠르게 회전합니다.
일반적인 전기 자전거는 수백 RPM으로 회전하지만, 전기 자동차는 약간 더 높아 최대 수천 RPM 또는 수만 RPM으로 회전합니다. 매우 낮은 출력 속도가 필요한 경우 감속 기어박스와 페어링할지, 어떤 종류의 기어박스와 페어링할지 고려해야 합니다.
또한 일부 적용 조건에서는 속도 조정 범위도 고려해야 합니다. 예를 들어, 헤어드라이어의 속도 요구 사항은 최대 속도와 평균 속도의 차이가 크지 않다는 것입니다. 즉, 모터의 속도 범위가 작습니다. 컨베이어 벨트 및 로봇 팔 시스템과 같은 일부 지점 간 위치 지정 시스템에서는 속도 범위가 큰 모터가 필요합니다.
2.3 전력
모터의 동력은 응용기계가 요구하는 동력에 따라 선정하여 정격부하에서 모터를 구동시켜 보아야 합니다. 선택할 때 다음 두 가지 사항에 유의해야 합니다.
모터 출력을 너무 작게 선택하면 모터에 장기간 과부하가 걸려 모터 발열, 진동, 속도 저하, 비정상적인 소리 등의 현상이 발생할 수 있습니다. 심각한 경우 모터 심지어 불타버릴 것이다.
모터 전력을 너무 크게 선택하면 출력된 기계적 전력을 완전히 활용할 수 없으며 역률과 효율이 높지 않아 사용자와 그리드에 좋지 않을 뿐만 아니라 전력 낭비를 초래합니다.
따라서 응용 분야의 요구 사항에 따라 합리적인 출력을 갖춘 모터를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 출력, 토크, 속도라는 세 가지 매개변수 값을 계산하는 공식을 사용하여 모터를 선택할 수 있습니다.
출력(W)=속도(RPM) * 토크(Nm) / 9.55
예를 들어, 120W 모터를 선택하려면 어떻게 해야 합니까? 먼저 RPM을 확인한 다음 부하에 필요한 토크의 양을 확인할 수 있습니다. 예를 들어 속도가 3000RPM이고 토크가 0.3NM에 불과하다면 위 공식에 따르면 W=RPM*NM/9.55=90, 즉 최대 출력은 90W로 확인된다. , 그렇다면 100W 모터를 선택하는 것이 좋습니다. 그러나 애플리케이션 환경이 열악하거나 연속 실행 시간이 더 길 경우 125W를 선택하면 마진이 약간 더 크고 안전해집니다.
위의 세 가지 주요 매개변수 외에도 응용 요구 사항에 따라 모터 전압, 전류, 방수 등급 등을 고려해야 할 수도 있습니다.
2.4 전압
DC 모터의 정격 전압은 작동에 가장 효율적인 전압을 나타냅니다. 애플리케이션에 의해 인가되는 전압이 모터의 정격 전압에 적합한지 확인해야 합니다. 전압이 너무 작으면 모터가 작동하지 않고, 전압을 너무 많이 가하면 권선이 단락되어 전력 손실이 발생하거나 모터가 완전히 손상됩니다.
2.5 전류
전류는 모터를 구동하는 데 필요한 전력이며, 전류가 너무 많으면 모터가 손상될 수 있습니다. DC 모터의 경우 작동 전류와 정지 전류가 중요합니다. 작동 전류는 모터가 일반적인 토크에서 끌어낼 것으로 예상되는 평균 전류입니다. 실속 전류는 실속 또는 0 RPM에서 모터를 작동하기에 충분한 토크를 적용합니다.
2.6 방수 등급
브러시리스 모터의 보호 등급은 IP에 숫자를 더해 표시되며, 숫자가 높을수록 방수 등급이 높습니다.
3. 애플리케이션 목표 정의
다양한 응용 분야의 경우 브러시리스 DC 모터는 디자인과 구동 방법이 다르므로 선택이 매우 복잡해집니다. 모터 선택을 단순화하려면 모터 사용량에 따라 핵심 요구 사항을 정의해야 합니다.
| 아니요 | 주요 응용 분야 | 적용 사례 | 요구사항 |
| 1 | 공업 자동화 | 산업용 로봇, 산업용 대형 천장팬, 산업용 대형 워터 펌프 | 높은 시동 토크, 간단한 구조, 저렴한 가격, 높은 신뢰성, 유지 보수 용이 등 |
| 2 | 자동차 | 구동모터, 전동시트, 전동윈도우, 전동거울, 워터펌프, 연료펌프 등 | 초고속, 작은 무게, 넓은 조정 |
| 3 | 전동공구 | 드릴링 머신, 원형 톱, 연삭기, 진자 | 고전력, 고속 등 |
| 4 | 의료 재활 장비 | 인공호흡기, 의료용 침대, 전동휠체어, 안마의자 등 | 넓은 조정 범위, 작은 크기, 긴 수명, 저소음 등 |
| 5 | 가전제품 | 냉장고, 세탁기, 건조기, 청소기, 천장 선풍기 등 | 저전력 등 |
| 6 | 개인 관리 제품 | 헤어드라이어, 미용기기, 고데기. 등 | 높은 절연 수준, 저소음, 우수한 방열 등 |
| 7 | 정원 도구 | 잔디 깎는 기계, 잎 송풍기, 전기 가지치기. 등 | 높은 전력 및 긴 지속 시간 등 |
| 8 | 다른 | 드론, 페디캡, 비디오 감시 기계. 등 | 상황에 따라 다름 |
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