4극 DC 모터를 선택하는 경우

항공우주에서 다운홀 시추 검사까지의 애플리케이션에 사용하기 위해 DC 마이크로모터를 선택하는 경우, 4극 모터가 좋습니다. 4극 설계는 2극 설계보다 더 강하지만 동일한 공간 및 중량 한계 범위 내에서 적합할 수 있습니다. 맥슨 잉글랜드의 그레그 덧필드(Greg Dutfield)는 다음과 같이 설명합니다.

가볍고 컴팩트한 공간에서 높은 토크가 필요한 DC 모터 애플리케이션의 경우 4극 모터가 최적의 선택이 될 수 있습니다. 4극 모터는 2극 설계와 동일한 공간에 적합할 수 있지만 더 많은 토크를 생성할 수 있습니다. 중요한 점은 4극 모터가 같은 크기의 2극 모터보다 더 강하다는 것입니다. 이는 부하가 가해질 때 속도를 더 정밀하게 유지함을 의미합니다.

극 수에 대한 설명 - 속도

극 수는 모터 내의 영구 자석 쌍의 수를 가리킵니다. 2극 모터에는 반대 방향의 북쪽과 남쪽 위치에 한 쌍의 자석이 있습니다. 전류가 가해지면 자석 극 쌍 사이에 자기장이 형성되어 회전자가 강제로 회전합니다. 모터 구성에는 자석의 2극 쌍을 포함하는 4극부터 최대 12극을 포함하는 다극 설계까지 포함됩니다.

극 수는 모터의 속도 및 토크 특성에 영향을 미치기 때문에 모터 설계의 중요한 측면입니다. 극의 수가 적을수록 모터의 속도는 빨라집니다. 이는 회전자의 각 기계적 회전이 각 극 쌍의 자기장 주기 완료에 의해 결정되기 때문입니다. 모터에 영구 자석 쌍이 많을수록 더 많은 자기장 주기가 필요하므로 로터가 360° 회전하는 데 더 오래 걸립니다. 속도는 고정 주파수에서 극 쌍의 수로 나누므로, 10,000rpm 2극 모터를 기준으로 하면 4극 모터는 5,000rpm을 발생시키고 6극 모터는 3,300rpm으로 작동하게 됩니다.

극 수에 대한 설명 - 토크

극 수와 상관없이 더 큰 모터는 더 많은 토크를 생성할 수 있습니다. 그러나 같은 부피의 모터를 비교할 때 극의 수를 늘리면 더 많은 토크를 생성할 수 있습니다. 4극 모터를 사용할 경우, 컴팩트한 설계로 자기 복귀 경로가 더 얇아져 2쌍의 영구 자석 극을 위한 공간이 더 넓어지고, 맥슨 모터의 경우에는 특허를 받은 더 두꺼운 편직 권선이 가능해 토크가 크게 증가합니다.  

4극 모터는 2극 설계와 동일한 설치 공간에 적합할 수 있지만, 극의 수를 6극에서 12극으로 확장하면 추가로 구리, 철 및 자석을 수용할 수 있도록 그에 따라 프레임의 크기와 질량이 증가해야 하고 자석이 필요하다는 점에 유의해야 합니다.

맥슨의 EC 4pole 모터는 고부하에서도 속도를 유지합니다.

4극 모터는 더 강합니다

모터의 강도는 일반적으로 속도-토크의 기울기로 정의되며, 부하가 가해질 때 더 강한 모터가 더 정밀하게 속도를 유지할 수 있음을 의미합니다. 속도-토크의 기울기는 각 1mNm 부하에 대한 속도 감소로 측정됩니다. 수치가 낮고 기울기가 얕을수록 모터가 부하 상태에서 속도를 더 정밀하게 유지할 수 있습니다.

권선 증가와 같은 더 높은 토크에 도달하는 데 도움이 되는 동일한 설계 특성과 제조 과정에서 최적의 재료를 사용하여 더 강력한 모터를 얻을 수 있습니다. 이러한 이유로 4극 모터 설계는 동일한 프레임 크기의 2극 모터보다 더 강력합니다.

예를 들어, 22mm 맥슨 4극 모터는 속도-토크 기울기가 19.4rpm/mNm입니다. 즉, 1mNm이 가해질 때마다 19.4rpm만 손실되는 반면, 동일한 프레임 크기의 맥슨 2극 모터는 속도-토크 기울기가 110rpm/mNm입니다. 모든 모터 제조업체가 맥슨의 설계 및 재료 사양과 일치하는 것은 아니므로, 다른 브랜드의 2극 모터에서 속도-토크의 기울기가 더 높을 수 있으며 이는 모터가 더 약하다는 것을 의미합니다.

4극 모터는 언제 사용해야 하나요?

항공우주 산업 전반의 애플리케이션은 가벼운 무게와 결합된 4극 모터의 향상된 강도를 선호합니다. 이러한 특성은 보통 2극 모터에서 제공하는 것보다 더 많은 토크가 필요하지만 여전히 낮은 질량과 소형 크기의 설계를 유지하는 휴대용 전동 공구에도 필요합니다.

4극 모터의 특성은 모바일 로봇 제조업체에도 중요합니다. 석유 및 가스 파이프라인을 검사하거나 갇혀 있는 지진 희생자를 찾는 경우, 바퀴 달린 로봇 또는 추적 로봇은 거친 지형, 장애물 및 가파른 경사를 통과해야 합니다. 4극 모터는 이러한 부하를 극복하는 데 필요한 토크와 강도를 제공하는 동시에 모바일 로봇 제조업체가 소형 경량 설계를 달성하도록 지원합니다.

낮은 속도-토크 기울기와 결합된 소형 크기는 석유 및 가스 부문의 다운홀 시추 검사에도 필수적입니다. 이 애플리케이션에서 소형 2극 모터는 충분히 강력하지 않은 반면, 다극 모터는 너무 커서 드릴 비트 검사 공간의 한계 범위에 적합하지 않기 때문에 맥슨은 이에 적합하도록 특별히 32mm 4극 모터를 설계했습니다.

4극 모터의 최적화

4극 모터가 적합한 많은 애플리케이션은 고온, 압력 및 진동에서 작동할 수 있어야 하는 극한 환경이나 조건에서 그 역할을 수행합니다. 예를 들어, 다운홀 시추 검사용 모터는 200°C 이상의 온도에서 작동해야 하는 반면, 자율 수중 차량(AUV)에 설치된 모터는 최대6,000m 깊이의 최고 압력을 견딜 수 있는 오일 충전 하우징에 장착됩니다. 슬리브와 열 분산을 향상시키는 기술과 같은 설계 특징을 추가로 지정하면, 소형 4극 모터가 극한의 작동 조건을 장기간 견딜 수 있습니다.

모터 사양이 기본이지만 애플리케이션을 최적화하려면 기어박스, 인코더, 드라이브 및 컨트롤을 포함한 전체 드라이브 시스템의 설계를 고려해야 합니다. 맥슨의 엔지니어는 모터 사양에 대한 조언뿐만 아니라 OEM 설계 팀과 협력하여 애플리케이션 요구 사항에 맞는 완전한 드라이브 시스템을 개발할 수 있습니다.

EC 4pole 22 + GP24

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애플리케이션의 요구 사항에 대해 논의하시려면 담당자에게 연락하십시오: 그레그 덧필드, 산업 및 E-모빌리티 영업 엔지니어, 맥슨 잉글랜드, 전화: 01189 733337 또는 greg.dutfield@maxongroup.com