브러시리스(BLDC) 모터란? 브러시리스 모터의 특징과 장단점

브러시리스 모터(Brushless Direct Current motor, BLDC motor)는 말그대로 브러시가 없는 모터입니다.

브러시리스 모터는 기존의 브러시가 있는 브러시드 모터의 단점을 보완하기 위해 만들어졌습니다.

​

브러시드 모터는 외부가 영구자석으로 항상 같은 극성을 가지고 있고, 중앙의 회전체에

코일을 감고 여기에 전류를 흘리며 극성을 바꿔줌으로써 회전이 됩니다.

이때 가만히 있는 부분을 고정자 (stator), 돌고 있는 부분을 회전자(rotor) 라고 부릅니다.

브러시는 회전자에 전기를 공급하기 위해 회전자에

맞닿은 채 고속으로 돌아가기 때문에 마모되기 쉬워 수명이 짧으며,

소음과 노이즈가 생기기 쉽고, 효율이 떨어지며, 스파크가 생기기도 합니다.

보통 브러시는 카본과 같은 단단한 물질로 제작하지만 정류자 부분이 닳으면 전기가 

통하지 않아 작동되지 않으며 브러시가 닳으면서 미세한 카본 입자들이 생기는 등의 

문제도 있습니다.

 

이러한 브러시드 모터의 단점을 보완하기 위해 브러시리스는 브러시가

아닌 트랜지스터등의 파워소자로 구성된 전자회로(드라이버회로)를

사용하여 전기적인 전류의 흐름을 만들어내 모터를 회전시킵니다.

브러시가 없어짐으로 인해 접촉부분이 사라져 수명이 길며, 효율이 높고

소음이나 발열, 진동이 적습니다.

또한 저속에서 고속까지 동작의 신뢰성이 높으며, 원하는 토크와
회전속도를 정확하게 제어할 수 있습니다.

기존 브러시드모터에 비해 같은 출력이라면 크기가 더 작게만들수 있는것

또한 장점이라 할 수 있습니다.

​

브러시리스 모터의 단점으로는 가격이 비싸며, 전류를 제어해줄

전자변속기(ESC)가 필요합니다.

 

 

브러시드 모터의 작동 원리

 

 

브러시리스 모터의 작동원리

 

 

브러시드 모터와 브러시리스 모터의 구성

 

​

브러시리스 모터는 구조에 따라 이너(Inner)형과 아우터(Outer)형,

이 두가지로 분류할 수 있습니다.

또는 인러너(In Runner), 아웃러너(Out Runner)라고도 합니다.

인러너방식과 아웃러너방식의 차이

 

아웃러너(아우터형) 모터의 구조

 

아우터 로터형은 흔히 통돌이라고 많이 불리우는데 스테이터부가

내측에 있고 이것을 둘러싸는 것처럼 마그넷 로터가 그 외측에 배치되어

외부(통)가 돌아가는 방식입니다.

외측이 돌아가므로 토크가 좋으며 속도가 느립니다.

따라서 급격한 동작을 빈번히 반복하는 용도에는 부적합하다.

대형 드론의 모터,레코드 플레이어의 터 테이블 구동, VTR의 실린더 모터,

레이저 프린터의 스캐너 모터 등에 쓰이며 이들은 정속제어에 속합니다.

​

인러너(이너 로터형)모터의 구조

 

이너 로터형은 원주형 마그넷에 회전축을 장착하고 이것을 구동 코일내에서

회전하는 구조로 되어 있습니다.

이 모터의 특징은 그 구조상 이너셔가 낮아 제어성에 뛰어나므로

산업용 기계의 위치결정 장치에 많이 사용됩니다. 

또한 RC카에도 많이 사용됩니다.

즉 정 역전을 빈번히 반복하는 용도에 적합합니다.

 

 

BLDC 모터의 주요 응용분야

자동차

BLDC 모터는 전기 자동차(EV)의 추진, 파워 스티어링, 제동 시스템, HVAC 시스템 등에 광범위하게 사용됩니다.

 

산업 자동화

BLDC 모터는 산업용 로봇, CNC 기계, 컨베이어 시스템, 펌프, 컴프레서 및 기타 자동화 장비에 적용됩니다.

 

항공우주

BLDC 모터는 항공기 액추에이터, 연료 펌프, 팬, 비행 제어 시스템 등 항공우주 분야에 사용됩니다.

 

가전제품

BLDC 모터는 세탁기, 냉장고, 에어컨, 진공청소기 등 다양한 가전제품에 동력을 공급하여

효율적이고 안정적인 작동을 제공합니다.

 

소비자 가전

BLDC 모터는 드론, 카메라, 컴퓨터 냉각 팬, 하드 디스크 드라이브와 같은 소비자  

전자 기기에 활용되어 최적의 성능과 에너지 효율을 보장합니다.

 

의료 장비

BLDC 모터는 수술 도구, 주입 펌프, 인공호흡기, 보철 장치와 같은 의료 장비에서

중요한 역할을 수행하여 정밀하고 제어된 움직임을 전달합니다.

 

재생 에너지

BLDC 모터는 풍력 터빈 및 태양광 추적기와 같은 재생 에너지 시스템에 활용되어 효율적인

전력 생산 및 추적 메커니즘을 가능하게 합니다.

 

HVAC 시스템

BLDC 모터는 난방, 환기, 공조 시스템에 사용되어 에너지 효율을 높이고 전반적인 시스템 성능을 개선합니다.