[전기 이론] 전동기의 원리

 전동기(電動機, Electric Motor)는 전기에너지를 회전에너지로 바꿔 회전 운동을 만들어내는 기계를 의미한다. 이 전동기의 원리는 아래의 그림과 같다. 플래밍의 왼손법칙에 의하여 검지가 자기장이므로 N극과 S극으로 향하도록 검지를 위치시키면 전류의 방향은 중지 방향으로 흐르게 되고, 회전자의 방향은 엄지 방향으로 동작하게 된다.

직류전동기의 원리

 

 직류전동기의 구조를 더 자세하게 본다면 다음과 같다. 크게 4가지로 나눌 수 있다. 계자(界磁, Field Magnet)는 주 자속의 생성을 담당하며 전기자와 상호작용하여 자기회로를 구성하는데 계자가 만들어준 자속을 전기자가 받아 회전력을 얻는다. 또한 영구자석을 사용할 수 있지만 전자석을 많이 이용하는데 이는 자속을 제어하여 속도조절을 하기 위함이다. 전기자(電氣子, Armature)는 계자가 만들어내는 자속을 끊어 플레밍의 왼손 법칙에 의해 화전하는 힘(토크)를 만들게 된다. 정류자( 整流子, Commutator)는 직류를 교류로 바꾸어 회전부에 전원을 공급하며 전동기가 전류의 방향이 수시로 바뀌기 때문에 필수 요소이며, 브러시와 마찰 및 고온이 발생하기 때문에 튼튼하게 만들어야 한다. 브러시(Brush)는 정류자와 접촉하여 전동기 내부, 외부 회로를 연결하는 부분이다.

직류전동기 구조 / 출처 : 나무위키

 

 토크(Torque)는 회전력을 의미하며, 전동기가 정지상태에 있을 때 최초로 회전하는 힘을 의미한다. 이 토크를 회전수와 곱하게 되면 이를 출력이라 하며 단위는 마력이나 와트로 구분한다. 출력의 마력(馬力)은 말 1마리가 75kg 물체를 1초에 1m를 움직이는 능력을 뜻하며 다음 공식들은 다음과 같다.

토크 공식

출력 공식

마력 환산

 

개인 공부를 위한 게시물로 틀린 내용을 포함할 수 있는 점 참고 부탁드립니다.