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서보모터를 보내주신 꼰대가르송님 감사합니다.
어쩌다 보니 분해하다 엔코더가 깨졌습니다.
#서보모터 #서보모터원리 #자동화기초
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Chap. 1 서보모터
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Date Published: 2/2/2022
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주제에 대한 기사 평가 서보 모터 구조
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- Date Published: 2020. 6. 10.
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AC Servo Motor 의 구조
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AC 서보 모터의 구조
AC 서보모터의 구조는 아래 그림과 같다.
자속을 만들어내기 위한 영구 자석이 회전자에 부착된 회전 자계형이고, 권선은 고정자측에 설치된 정지 전기자 구조이다. 결국 DC 서보모터와 비교해 보면 회전자와 고정자의 전기적 역할이 역으로 되어 있다.
AC 서보 모터의 구조상 특징
서보모터에서는 급가.감속을 행하기 위해, 최대 토오크는 정격 토오크에 대하여 수배 크게 하지 않으면 안되는데, DC 서보모터에 있어서는 가감속 영역이라 불리우는 정류한계가 있고, 이것을 넘어서 사용하면 Flash Over현상(정류자 불꽃이 갑자기 과대해지는 현상)이 나타난다. 더구나 이 정류한계는 회전속도가 커지면 현저하게 저하한다.
그러나, AC 서보모터에 있어서는 정류한계가 존재하지 않기 때문에 고속회전 영역까지 최대 토오크를 저감하지 않고 운전할수 있다. 아래 그림은 서보모터의 동작 특성을 나타낸것이다. 또 AC 서보모터에 있어서는 영구자석이 회전축상에 설치되어 있기때문에 회전 부분에서는 발열이 없고 모터의 발열은 고정자측의 전기자에서만 발생한다.
고정자측의 전기자에서 발생한 열은 프레임을 통하여 대기중에 발산하므로, 발열부가 회전자에 있는 DC 서보모터에 비하여 냉각이 용이하다. 또한, 발열부의 온도 검출이 직접 가능하기 때문에 과부하에 대해 보호가 확실한 조치를 취할수 있다.
AC 서보 모터의 구성 요소
AC 서보모터는 회전자,고정자,센서 및 이것을 지탱하는 프레임, 베어링, 커플링으로 구성되고 용도에 따라서 브레이크를 내장한것도 보인다. 이하 요소별로 서술한다.
1) 회전자
회전자는 회전축에 영구자석이 고정된 회전계자형 구조이다. 계자극의 형상은 원통형(링형)과 원호형(C형)의 두종류가 있다.
아래 그림의 (a)는 원통형 영구자석을 계자극으로 한 모터의 횡단면도를 나타내고, (b)는 원호형 영구자석을 계자극으로한 모터의 횡단면도를 나타내고 있다.
2) 고정자
고정자는 전기자 철심과 전기자 권선에 의해 구성되어 있다. 전기자 철심은 0.35~0.5 두께의 규소 강판을 쌓아 두껍게 한 것이다. 일반적으로 권선을 하기 위한 슬롯의 영향 때문에 공극에서의 자속밀도가 균일하지 않고 토오크가 맥동하여 회전변동이 일어난다. 이같은 토오크 리플을 저감하기 위하여 전기자 철심에 슬롯을 많이 내거나, 스큐(Skew)를 한다.
또, 서보모터의 철심은 전기자 전류의 영향을 받아서 진동하기 때문에 이 주파수가 가청 주파수역에 들 경우는 소음이 난다.
3) 센서
AC 서보모터의 센서는 모터의 위치 검출과 회전속도 검출의 2가지 기능이 필요하게 된다.
4) 브레이크
서보모터의 사용조건에 따라 브레이크 내장형이 필요한 경우도 있다. 브레이크는 모터의 박형화를 도모하기 위하여 편평형 전자 브레이크가 주로 사용된다. 브레이크의 동작은 역작동 방식의 홀딩 브레이크이다. 아래 그림에 그 구조를 나타낸다.
<브레이크(Break)가 부착된 AC Servo Motor>
5) 프레임
프레임은 고정자를 고정하는 기능만 하는것이 아니고, 요크로서 자로의 일부가 되기도 하고 동손 및 철손에 의한 열의 방열 통로의 기능을 한다. 따라서 열발산을 효율적으로 하기 위해서는 열전도율이 좋은 재질을 사용하여야 한다. 특히 프레임 외면에 방열핀을 많이 두기도 한다.
6) 베어링
베어링은 기계적 손실이 작은 볼 베어링이 주로 사용된다. 반복적인 급가감속운동과 회전축의 열팽창을 십분 고려하여 탈조 방지를 충분히 고려하여 설계되었다. 물과 절삭유가 쓰이는 환경하에서 사용할대는 모터축 사이로 물과 기름의 침입을 방지하기 위하여 오일씰을 붙이는 경우도 있다.
영구 자석의 종류와 특징
기계적 시정수가 작고 응답성이 좋은 서보모터에는 고성능 자석이 사용된다. 그러나 모든 서보모터에 고응답성이 요구되는 것은 아니다. 부하의 관성모멘트가 큰 경우에는 회전자 관성 모멘트가 작은 모터를 선택해서는 무의미하다. 역으로, 부하의 관성 모멘트가 작을 대에는 회전자 관성 모멘트가 큰 모터를 사용하면 가감속에 사용되는 파워는 모터 자체 만을 구동하기 위해서 소비되어 버리기 때문에 응답성이 좋은 모터로써도 무의미하므로 목적에 맞게 선정하여야 한다. 회전자 관성 모멘트는 계자를 형성하는 영구자석을 어떤 종류를 사용했느냐에 따라 달라진다.
영구 자석의 자기 특성은 감자곡선으로 표시되는데, 잔류 자속밀도 Br, 감자력 Hc, 최대 에너지적(BH)max에 의해 그 특성을 알수 있다. 영구 자석을 포함하는 자기회로의 공극에 축적된 에너지는, 자기 에너지적에 비례하므로 우수한 자석은 그 만큼 단위 체적당 큰 자기 에너지 적을 보유하고 있다.
아래 그림은 대표적인 3종류의 자석의 자기특성을 비교한 것이다. 그림에서 종축은 자속밀도 B, 횡축은 감자계의 강도 H로 표시된다. 또한, 감자곡선상의 자속밀도와 자화력의 적을 자기 에너지적 이라 하고, 그 최대치가 최대 에너지적(BH)max이고, 단위는 J/m³혹은 Gauss Oersted (GOe)로 표시된다.
<영구자석의 감자곡선>
그림에서 보듯이 희토류 자석은 페라이트 자석보다 Br, Hc값이 크다. 즉, 희토류 자석을 사용한 서보모터는 같은 출력에 비해 모터크기가 작고 따라서 회전자 크기가 작아서 기계적 시정수가 작고 파워레이트가 크다.
아래 표는 페라이트 자석을 사용한 AC 서보모터와 희토류 자석을 사용한 AC 서보모터의 특성을 비교한 것이다.
항목 단위 페라이트 자석 희토류 자석 정격 토오크 Kg·cm 29 9.7 정격 속도 RPM 1000 3000 회전자 관성 g·cm·s² 13.8 0.843 기계적 시정수 msec 5.9 2.5 파워 레이트 Kw/sec 6.1 11 모터 크기 mm² x mm 130 x 203L 82 x 198L
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[기계] 서보모터란? 정의와 종류 (Servo Motor)
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안녕하세요.
오늘은 서보모터에 대해서 알아보겠습니다.
기본적으로 서보모터는 로봇의 움직임을 제어하기 위해 산업 현장에서 가장 많이 쓰이는 모터 중 하나입니다.
로봇의 속도, 가감속, 위치 등을 제어하기 위하는 이 서보모터란 무엇인지, 원리는 어떻게 되는 것인지, 종류는 어떤 것들이 있는지에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
서보 모터란?
우선 서보(Servo)의 뜻부터 알아보도록 하겠습니다. 서보(Servo)란 서보 메커니즘(Servo Mechanism)의 줄임말로 “목표치의 임의 변화에 추종하도록 구성된 제어계”라고 정의하고있습니다.
다시 말해, 원하는 목표에 도달하기 위해 바뀌는 여러 변화들을 설계자의 의도에 맞게 움직이면서 목표에 도달하도록 작동하는 것을 말합니다. 일반적인 산업 현장에서는 속도, 가속도, 위치값을 변화값으로 설정하여 이를 추종하도록 합니다.
즉 서보 모터란 쉽게 설명하면, 설계자의 의도에 충실하게 작동하는 모터를 말하지만, 서보 모터는 모터와 제어구동보드를 포함하는 단어이기 때문에 특정 모터를 보고 서보 모터냐 아니냐를 판단하는 용어는 아닙니다.
자세히 풀어서 이야기하면, 구동시스템(피드백 회로)를 구축하고 있는 모터를 사용하여 위치, 속도, 가감속도를 제어시키는 경우에 서보 모터라고 부릅니다.
서보 모터의 종류
DC 서보 모터
DC 모터는 전류의 흐름대로 한방향으로만 회전할 수 있으며, 구조가 간단하고 제어가 쉽습니다.
DC 모터의 원리를 말씀드리면, 전류가 단자로 공급되고 브러시와 정류자의 마찰로 코일로 전류가 이동하게 되며, 영구자석과 상호작용으로 생성된 자기장으로 모터를 회전시키게 됩니다. 이 회전을 검출기가 감지하여 제어부로 신호를 보내 움직임을 제어하는 것이 DC서보모터입니다.
해당 모터의 구성품은 다음과 같습니다.
외부로 보았을 떄는 금속 케이스, 축, 단자가 있고 내부에는 케이스 내경에 붙어 있는 영구 자석과, 회전자, 암, 코일, 정류자(회전자 뒤쪽), 브러시, 브러시 홀더(암) 등으로 구성되어 있습니다.
단자에 연결된 전원 공급부로 부터 전류가 코일을 통과하면 전자기장에 생성됩니다. 생성된 전자기장과 양쪽 영구자석을 제어하여 회전 운동을 만들게 됩니다.
자세히 말씀드리면, 단자로 부터 전류가 공급되면 브러시를 통해 정류자로 전류가 전달됩니다. 이때, 정류자는 축과 고정되어 있고 브러시는 브러시 홀더 및 단자와 고정되어 모터 하부에 커버에 장착되어 있기 때문에 정류자에게 전류를 전달할 때, 마찰이 발생하게 됩니다.
정류자로 이동한 전류는 모터 내부 코일(권선)로 이동하게 됩니다. 이때 모터 케이스에 장착되어 있던 영구 자석과 코일내부의 전류 흐름을 통해 힘이 생성 됩니다.(플레밍의 왼손 법칙)
입력측(정류자 쪽)에서 출력측(구동부와 연결되는 쪽)으로 움직이는 전류는 코일을 위로 움직이게 하고 다시 반대로 돌아오는 코일은 아래쪽으로 움직이게 하여 축을 회전 시킵니다.
출처 : https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=14081753&memberNo=3303032&vType=VERTICAL
추가로 모터 뒤쪽에는 DC모터의 움직을 감지하는 검출기가 장착되어 있으며, 이 검출기는 보통 엔코더나 타고 제너레이터가 많이 사용합니다.
DC모터에는 가감속 영역이라고 불리는 정류한계가 있는데, 이를 넘어서면 Flash Over현상이 발생합니다. 또한, DC모터의 속도가 빠를 수록 정류한계가 낮아지기 때문에 고속형 모터로는 적합하지 않습니다.
(Flash Over : 정류자 불꽃이 갑자기 커지는 현상)
앞에서 말씀드린 바와 같이 DC모터만을 보고 DC서보모터라고 하지 않습니다. 검출기를 통하여 움직임의 신호를 감지하고 해당 움직임을 제어할 수 있는 제어부가 함께 있어야 DC서보모터라고 할 수 있습니다.
AC 서보 모터
AC모터는 큰 틀에서 설명하면, 회전자에 코일이 감겨있는 것이 아니라, 프레임 내부에 코일이 감겨 고정되어 있으며, 회전자에 영구자석이나 도전체가 있어 코일이 생성하는 전자기장과 상호작용하여 움직입니다.
AC 서보모터는 동기형(동기형) 서보모터, 유도형(유도기형) 서보모터(인덕션 모터)로 나뉘어집니다.
– 동기기형 AC 서보모터 (SM형)
프레임과 프레임 내부에 코일이 감겨져 있고 회전자에 영구자석이 있는 사양입니다. 단순히 생각해서 DC모터에서 코일과 영구자석의 위치가 바뀌었다고 생각하면 됩니다.
하지만, DC모터와 달리 브러시와 정류가의 상호작용이 필요없기 때문에 브러시리스 DC서보모터라고도 불린다. DC모터와 유사하게 전기자 잔류와 토크와의 관계가 선형이기 때문에 제동에 용이하며, 코일을 단락시켜 비상정지 시에 다이나믹 브레이크가 작동할 수 있다.
출처 : 콘트론
AC모터는 정류한계가 존재하지 않기 때문에 고속 회전 영역까지 최대 토크를 줄이지 않고 사용할 수 있습니다. 또한 영구자석이 회전자에 결합되어 있기 때문에 발열이 회전자에서 발생하지 않고 고정자(전기자)에서 발생하기 때문에 모터 프레임에서 열을 분출시켜주는 기구적인 설계가 동반되어야 합니다.
추가적으로 구동측의 위치를 감지하는 검출기는 기본으로 있어야하고 동기기형의 경우 회전자와 고정자의 상대적인 위치를 알 수 있는 장치도 필요합니다.
– 유도기형 AC 서보모터 (IM형)
유도기형은 인덕션 모터와 구조와 원리가 비슷합니다. 동기기형과 같이 고정자측에 코일이 있지만, 영구자석 대신 도전체가 결합되어 있습니다. 전기자 쪽은 코일이 3가지 상으로 연결되어 있으며, 이 코일들이 삼상으로 유도되면서 연쇄 자기장을 일으켜 도전체(로터)를 움직여 모터를 구동하게 만듭니다.
유도기형의 경우 회전자와 고정자의 상대적인 위치 검출 센서가 필요치 않고, 회전자 구조가 간단합니다. 그러나 정지시에도 여자 전류를 계속 흘려야 하므로 이것에 의한 발열과 비상 정지시에 DC 서보모터와 같이 코일을 단락시켜 다이나믹 브레이크를 걸어주는것이 불가능한것 등의 결점이 있다.
다음 글에서는 서보모터의 작동 원리에 대해서 전자기 적으로 자세히 다루는 시간을 가져보겠습니다.
감사합니다.
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서보모터(Servo Motor)의 작동원리 및 정의
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서보모터(Servo Motor)란?
서보 (Servo)의 어원은 라틴어의 Servue로서 노예라는 의미를 가지고 있으며, 목표치에 대한 위치, 방위, 자세 등의 제어가 자동화되어 있는 장치 이름에 붙여지곤 합니다.
이와 같이 서보모터는 모터와 기어박스 그리고 제어회로로 구성되어있어, 특정 위치로 이동하거나, 특정한 수치(속도 등)만큼 가동시킬 때, 모터로 부터의 피드백을 통해 정확하게 제어할 수 있는 구조를 갖추고 있는 모터로 자동화 생산 시스템, 로봇, 장난감, 가전제품 등 광범위하게 쓰이고 있습니다.
서보모터(Servo Motor) 작동원리
서보모터(Servo Motor) 작동원리
서보 모터는 선형 및 회전 액추에이터입니다. 액추에이터는 시스템 구성 요소의 움직임을 담당하는 장치이며 폐쇄 루프 시스템에서 최종 제어 요소는 액추에이터입니다. 서보 모터는 샤프트의 선형 및 각 운동을 제어하는데 보다 정확하게는 선형 또는 각 위치, 속도 및 가속도를 정밀하게 제어하는 데 사용되는 장치라고 할 수 있습니다.
선형 또는 각 위치, 속도 및 가속도를 제어하기 위해 서보 모터는 폐쇄 루프 제어 메커니즘을 사용하며 DC 모터가 시스템을 제어하는 데 사용되면 DC 제어 서보 모터라고 하고 AC 모터가 시스템을 제어하는 데 사용되면 AC 제어 서보 모터라고 합니다.
폐쇄 루프 제어 시스템에는 위치를 측정한 다음 이를 전기 신호로 변환하는 측정 장치가 포함되어 있습니다. 이러한 측정 장치를 인코더라고 합니다. 이 시스템에는 신호를 더 정확하고 적절하게 사용할 수 있도록 신호를 증폭하는 것이 목적인 증폭기도 포함되어 있습니다.
가장 단순한 서보 모터는 위치만 측정하며 위치 인코더만 장착되어 있습니다. 명령 위치라고 하는 위치에 대한 설정점이 있으며 명령 위치로 실제 위치를 측정하고 값에 차이가 있으면 폐쇄 루프 제어 시스템에서 오류가 0이 아님을 의미합니다. 컨트롤러는 실제 위치를 변경하여 오류를 0으로 만들어야 합니다.
가장 단순한 서보 모터는 전위차계를 인코더로 사용합니다. 복잡한 응용 프로그램에서는 사용할 수 없으며 산업 응용 분야에서는 일반적이지 않습니다. 일부 산업용 애플리케이션의 경우 위치 신호를 전기적으로 구별하여 시스템에 속도 제어를 가져올 수 있습니다. PID 컨트롤러와 결합된 이러한 인코더는 일부 산업 작업에 대한 정밀한 제어를 보장합니다.
대부분의 복잡한 산업 응용 분야에서 회전 인코더는 가변 속도 드라이브와 함께 사용되어 입력 주파수를 변경하여 속도를 제어하는데 이것은 PID 제어 메커니즘과 결합되어 오버슈팅이 적은 우수한 제어를 제공합니다.
서보 모터는 많은 산업 응용 분야에서 발견되며 공급 스트림의 구성 요소 농도에 따라 시스템에 가변 속도 또는 가변 전력 입력이 필요한 거의 모든 물질 전달 응용 프로그램에 사용됩니다. 그들은 화학 반응기에 사용되며 반고체 산업에서도 널리 사용됩니다. 잉크젯 프린터, CD 및 DVD 드라이브, 원격 제어 장치 및 더 많은 응용 프로그램과 같은 많은 가전제품에서 찾을 수 있습니다.
서보 모터는 표준 전기 모터보다 훨씬 더 다양한데요. 표준 전기 모터는 전원이 공급되면 작동을 시작하고 속도 조절은 가능하지만 전원이 공급되는 한 계속 작동합니다. 서보 모터는 명령된 신호에 따라 작동합니다. 지시된 시간 동안 실행한 후 다음 신호를 기다립니다. 또한 컨트롤러가 명령한 모든 각도로 돌릴 수 있습니다.
서보 모터 제어 시스템의 다양한 부분은 일반적으로 설치 공간을 줄이고 시스템을 보다 컴팩트하게 처리할 수 있도록 통합됩니다. 일반적으로 인코더와 증폭기는 함께 결합되며 모터, 인코더, 드라이브 및 보조 전자 장치를 모두 단일 패키지에 넣을 수 있습니다. 대용량 애플리케이션의 비용을 줄이기 위해 컨트롤러는 마이크로 컨트롤러를 중심으로 설계되었습니다.
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서보모터란? Servo Motor 특징 6가지 (미쓰비시 공통)
서보모터란? Servo Motor 특징 6가지 (미쓰비시 공통)
서보모터란? 정의
메커니즘을 제어한다는 것은 기계의 위치, 속도 및 토크 등을 원하는 상태로 움직이게 하는 것으로 이를 위해서는 기계의 메커니즘과 구동부 및 제어부로 구성되어 있다. 여기서 메커니즘 을 원하는 상태로 움직이도록 하는 장치를 서보 시스템이라고 한다.
이러한 서보시스템은 지형과 검출부의 Feedback 신호를 비교하여 그 차이만큼 지형을 보정하여 제어부를 동작하는 제어구조로 되어 있다.
주인의 명령에 따라 충실하게 동작(위치, 속도, 가속도)하는 모터
실용적으로 위치제어와 속도제어에 이용
빈번하게 변화하는 위치나 속도의 명령(목표치)에 대해서 신속하고, 정확하게 추정할 수 있도록 설계된 모터
서보모터 Servo Motor 특징
서보모터란? 어원
서보기구라는 용어는 1934년에 H. L. Hazen교수에 의해 처음 쓰였으나 Servo의 어원은 라틴어의 Servue(영어의 Slave:노예)라고 한다. 노예의 역할이 주인의 명령을 충실히 따르고 육체노동을 하는 것이므로 그러한 역할을 해내는 장치를 그렇게 이름 붙인 것이다.
서보모 터 란? 역사
1 본래의 목적인 위치에 최초로 응용한 것은 어뢰 2 어뢰의 자동조정에 이어 배와 항공기의 자동조정이 실현 3 이렇게 자동제어는 속도, 서보의 순으로 발달하여 1920년경부터 프로세스제어에도 실현 4 레이더로 항공기를 자동으로 추정하는 연구하던 중 시스템으로서 서보계 하드웨어의 개발에 성공 5 제어계를 설계, 조정하는 실용적 제어이론의 개발에 성공 피드백 제어이론이 체계화 6 오일쇼크로 인해 유압서보에서 전기서보로 바뀜 7 처음에는 DC서보를 사용했으나 교류서보 전동기를 이용한 AC서보의 성능이 향상되면서 더 효율적인 AC서보를 더 많이 사용하게 됨
서보모터란? 구조
기구 원리 제어 방법
서보모터란? 구동 방식 비교
메커니즘을 구동하는 방식은 유압 시스템, 공압 시스템(공기압력), 모터시스템으로 나눌 수 있다.
기구 동작 원리 이론
서보모터란? 특징
Servo 기구 종류 특징
DC 서보 모터 AC 서보 모터 브러시 서보모터 브러시리스 서보모터 제어구조 간단 제어구조 복잡 단상 인버터 3상 인버터 회전 전기자형 회전 계자형 방열이 나쁨 방열이 양호 유지, 보수가 필요 (브러시 마모) 유지, 보수가 거의 필요 없음 최대 속도가 느림 최대 속도가 높음 정격 용량이 적음 정격 용량이 큼
출처 : 한경대학교
서보모터란? Servo Motor 특징 6가지 (미쓰비시 공통)
DC 서보 모터, AC 서보 모터 기본 정보
안녕하세요.
엠투플러스(M2Plus)의 리모를 찾아서 입니다.
이번 포스팅에서는 각 서보모터들의 기본정보들과 각 서보모터들의 장단점 에 대해 알아보도록 하겠습니다.
DC 서보 모터
동기기형 AC 서보모터
유도기형 AC 서보 모터
” DC 서보 모터(DC Servo Motor) ”
DC 서보 모터의 고정자 측 구성은 자로 및 기계적 지지를 목적으로 하는 원통형 프레임과 프레임 내경에는 자석이 부착되어 있습니다. 회전자 측 구성은 샤프트와 샤프트 외경에 정류자 및 회전자 철심이 부착되어 있고, 회전자 철심 내에 전기자 권선이 감겨 있습니다.
전기자 권선에 정류자를 통하여 전류를 공급하는 브러시 및 브러시 홀더가 부착되어 있으며, Bracket과 Flange에는 Ball bearing이 있어서 회전자를 받쳐주고 있습니다.
bracket 뒤쪽으로 회전 속도 신호 검출기가 회전자와 연결되어 있는데 광학식 인코더 혹은 타코 제너레이터를 많이 사용합니다. 토크와 전류가 비례하여 선형 제어계의 구성이 가능하므로 비교적 간단한 회로로 안정된 제어계 설계가 가능합니다.
DC 서보 모터(DC Servo Motor)는 최고 속도와 그 점에서의 허용 토크는 정류 불꽃에 의해 제약을 받습니다. 트랜지스터에 의한 펄스폭 변조방식이 주류를 이루는데요. 사용 주파수 전원을 정류하여 직류를 얻어 이 직류 전원이 모터에 인가되는 시간 폭을 주파수의 반송파에 의해 변화되어 가변 전압을 만들어 모터의 속도 제어를 행합니다.
이런 방식의 제어는 응답성이 좋고 부하 마찰 토크가 국부적으로 변화하므로 다관절 로봇과 같이 자세에 의한 모터 측 환산 부하 관성이 크게 변하는 계에서도 충분히 안정된 제어를 행할 수 있습니다.
◆ DC 서보 모터의 장점
기동 토크가 큼 크기에 비해 큰 토크를 발생 효율이 높음 제어성이 좋음 속도 제어 범위가 넓음 비교적 가격이 저렴
◆ DC 서보 모터의 단점
브러시 마찰로 기계적 손실이 큼 브러시의 보수가 필요 접촉부의 신뢰성 저하 브러시에 의한 노이즈 발생 정류의 한계 사용 환경에 제한 방열이 나쁨
” 동기기형 AC 서보 모터 ”
동기기형 AC 서보 모터는 SM형(Synchronous Type Servo Motor) 혹은 브러시리스 DC 서보 모터(Brshless DC Servo Motor) 혹은 영구자석형 AC 서보 모터(Permanent Magnet Type AC Servo Motor)라고도 합니다.
고정자 측 구성은 기계적 지지를 목적으로 하는 원통형의 프레임과 프레임 내경에 원통형의 고정자 코어가 있고, 코어에 전기자 권선이 감겨 있습니다. 권선 끝단에는 리드선이 나와 있어서 이 리드선으로부터 전류 및 전압이 공급됩니다.
회전자 측 구성은 샤프트와 샤프트 외경에 자석이 부착되어 있고, 양쪽 bracket 및 플랜지에는 볼 베어링이 부착되어 있습니다. 동기기형 AC 서보 모터는 DC 서보 모터와 반대로 자석이 회전자에 부착되어 있고, 전기자 권서은 고정자 측에 감겨 있습니다.
따라서 정류자나 커뮤니케이터 없이도 외부로부터 직접 전원을 공급받을 수 있는 구조이기 때문에 브러시리스 DC 서보 모터라고도 합니다. 동기기형 AC 서보 모터도 DC 서보 모터와 마찬가지로 광학식 인코더나 리졸버를 회전 속도 검출기로 사용하고 있습니다.
동기기형 AC 서보 모터는 회전자에 자석 즉, 페라이트 자석 혹은 희토류 자석을 사용하여 계자 역할을 합니다. 동기기형 AC 서보 모터는 전기자 전류와 토크 관계가 선형이므로 제동이 용이하고 비상정지 시에 다이나믹 브레이크가 작동되니다.
그러나 회전자에 영구자석을 사용하는 구조이므로 복잡하고 제어 시 회전자 위치를 검출해야 할 필요가 있습니다. 또한 드라이브로부터 전기자 전류에는 고주파 성이 포함되어 있어 토크 리플 및 진동의 원인이 되는 경우가 있습니다.
◆ 동기기형 AC 서보 모터의 장점
브러시가 없어 보수가 용이함 내 환경성이 좋음 정류에 한계가 없음 신뢰성이 높음 고속 / 고토크로 이용이 가능 방열이 좋음
◆ 동기기형 AC 서보 모터의 단점
시스템이 복잡하고 고가 전기적 시정수가 큼 회전 검출기가 필요
” 유도기형 AC 서보 모터 ”
유도기형 AC 서보 모터는 IM형 서보모터(Induction Type AC Servo Motor)라고도 하며 구조는 일반 유도기의 구조와 똑같습니다.
고정자측은 프레임, 고정자 코어, 전기자 권선, 리드선으로 구성되어 있고, 회전자는 샤프트, 회전자 코어, 그리고 코어 외경에 도전체가 조립되어 있습니다.
컨덕터는 코어 외경에 축 방향으로 경사지게 많은 슬롯이 나 있는데 링 형상의 코어 양단면과 슬롯에는 순도 높은 알루미늄 봉이 차 있어서 바구니 모양과 비슷합니다. 유도기의 경우 회전자 / 고정자의 상대적인 위치 검출 센서가 필요치 않습니다.
유도기형 AC 서보 모터는 회전자 구조가 간단하고 검출기도 특수한 것이 필요 없습니다. 그러나 정지 시에도 여자 전류를 계속 흘려야 되기 때문에 이것에 의한 발열 손실과 비상정지 시에 DC 서보 모터와 같이 전기자 권선을 단락 하여 다이나믹 브레이크를 걸어주는 것이 불가능한 것들의 결점이 있습니다.
◆ 유도기형 AC 서보 모터의 장점
브러시가 없어서 보수가 용이 내환경성이 좋음 정류의 한계가 없음 자석을 사용하지 않음 고속 / 고토크로 이용 가능 방열이 좋음 회전 검출기가 불필요
◆ 유도기형 AC 서보 모터의 단점
시스템이 복잡하고 고가 전기적 시정수가 큼
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