[전기기기 5] 직류기의 구조

직류기는 직류모터와 직류발전기를 통합하여 말합니다.
모터와 발전기는 기본 구조가 같으므로 하나로 묶어서 설명해도 됩니다.
그중에 직류모터는 우리가 사용하는 모터중에서 가장 가깝게 접근하는 모터입니다.

바로 미니카나 다른 장난감에 흔히 들어있는 모터들입니다.
위와 같은 직류기의 기본 구조는 3개로 볼 수 있겠네요.

 

고정자(Stator) 고정되어 있는 부분입니다. 몸통 부분이 되겠네요. 영구자석이 들어있거나 좀더 큰 모터에는 영구자석을 대신하는 계자코일이 있습니다. 계자코일은 쉽게 말해서 '전자석'이라고 생각하면 되는데, 들어오는 전류에 따라 자기장의 세기가 달라져 토크 조절이 가능하도록 합니다.

회전자(Rotor) 실제로 돌아가는 부분입니다. 발전기라고 하면 전기를 발생시켜서 인지 '전기자'라고도 하네요. 회전자는 철심에 코일이 감겨있는데, 감겨있는 코일을 '권선'이라고 합니다. 어떤 모터의 경우 돌아가는 회전자에 코일 대신 영구자석을 넣기도 하는데, 직류기의 고급형인 BLDC(Brushless DC) 모터가 그렇습니다. 코일이 감기기 위한 몸체부분은 보통 규소강판을 사용하는데, 물질의 특성으로 외부 자기장에 의해 분극이 일어나고 자화가 생겨서 자력을 강화시켜주는 흔히 쓰는 물질입니다. 여러가지 층층 겹으로 쌓아 놓는 형태로 되어 있는것은 '성층(Lamination, 라미네이션)'인데 자기장의 변화로 인해 생기는 와류전류가 흐르는것을 막기 위해 저항을 높이기 위한 구조입니다. 마지막으로 코일이 전류를 공급받기 위한 '정류자'가 있는데, 정류자라는 이름을 가진 이유는 발전기로 동작할 때 발생하는 전류를 DC로 바꿔주기 때문에 붙은 이름 입니다. 정류자는 브러시로부터 접촉하여 전류를 공급해주는 장치입니다.

브러시(Brush)  모터에 입력되어 들어오는 전압을 회전자가 회전하게 되면 꼬이지 않고 지속적으로 인가하기 위한 장치입니다. 물리적으로 접촉되어 있어 닳게되고 소음이 일어납니다. 또한 회전면서 변화하는 부하로 인한 불꽃발생등으로 인해 가장 수명이 짧은 곳입니다. 가끔 DC모터에는 콘덴서가 있는것도 볼수 있는데, 브러시에서 튀는 전압(불꽃)과 노이즈를 콘덴서가 흡수해주는 역할을 합니다. 아예 브러시가 가진 단점을 극복하기 위해 브러시가 없는 DC모터를 사용하기도 합니다. 브러시는 직류기에만 있는 구조입니다.

 

간단히 직류기의 구조에 대해서 알아보았습니다. 
[출처] 네이버 블로그 느시님