영구자석 동기전동기의 구조 알아보기

영구자석 동기전동기(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)는 현대 전기 전동기 기술 중 하나로, 영구자석과 동기 전동기의 특징을 결합한 전동기입니다. 이 전동기는 다양한 응용 분야에서 사용되며, 특히, 자동차, 로봇, 팬, 컨베이어 벨트 및 기타 자동화 장치에 널리 사용되고 있습니다. 오늘은 영구자석 동기전동기의 구조를 알아보겠습니다.

 

회전자

영구자석 동기전동기의 핵심 부품 중 하나는 영구자석으로 만들어진 회전자이며, 영구자석은 강한 자력을 유지합니다. 영구자석은 주로 희토류 원소인 네오디뮴 (Nd), 철 (Fe)로 만들어지며, 회전자의 형태는 원형 또는 표면에 자석이 부착된 형태가 될 수 있습니다. 회전자는 전동기의 중심에 위치하며, 회전할 때 자기장을 생성하게 됩니다.

 

고정자

영구자석 동기전동기의 고정자는 전기적으로 작동되는 부분으로, 회전자 주위에 위치합니다. 회전자에는 3상 또는 단일상의 코일이 감겨 있으며, 이 코일은 전류가 흐를 때 자기장을 생성합니다. 코일의 배치는 회전자에 의해 생성되는 자기장과 상호작용하여 이러한 상호작용이 전동기의 회전 동력이 됩니다.

 

센서와 엔코더

영구자석 동기전동기는 회전자 자석의 위치와 속도를 정확하게 추적하기 위해 위치 센서나 속도 센서를 사용하게 됩니다. 대표적으로 엔코더, 홀센서, 레졸버가 있으며, 이러한 센서들로부터 받는 정보는 전동기를 정확하게 제어하는 데 필수적입니다.

 

하우징

영구자석 동기전동기는 일반적으로 하우징에 내장되어 있습니다. 하우징은 전동기의 내부 부품을 보호하고 물리적으로 안정성을 제공하는 역할을 합니다. 또한, 전류가 인가될 때 발생하는 열을 배출하여 전동기의 과열을 방지합니다. 전동기의 온도가 너무 높다면, 영구자석 회전자는 자력을 잃을 수 있으며, 전동기 내부 소자들(커패시터, 스위칭 소자 등등)의 폭발을 유발하기에 하우징의 역할이 굉장히 중요합니다.

 

인버터

인버터는 영구자석 동기전동기의 동작을 조절하고 전동기에 전원을 공급하는 역할을 합니다. 인버터는 엔코더, 홀센서, 레졸버 등의 위치 센서로부터 받아온 회전자의 위치 정보를 바탕으로, 고정자 코일에 전류를 공급하여 자기장을 생성하는 역할을 합니다. 또한, 인버터 스위칭 ON/OFF 제어를 통해 전류와 전압을 정밀하게 조절하여 전동기의 회전 속도와 토크를 제어하게 됩니다.

 

오늘은 영구자석 동기전동기의 구조를 6단계로 구분하여 알아보았습니다. 해당 구조로 설계된 영구자석 동기전동기는 고효율, 높은 토크 출력, 정확한 속도 제어 등의 장점을 가지고 있으며, 다음 포스팅은 영구자석 동기전동기의 회전원리에 대해 학습해보도록 하겠습니다. 감사합니다.