서보 모터의 원리

서보모터의 회전원리를 생각할 때, 크게 나누면  유도형과 동기형으로 나뉩니다.

 

모터가 움직이는 원리는 자석과 전류의 작용인 <플레밍의 왼손 법칙>에 의해 힘이 발생해서 움직이는 타입과,

자석동사의 흡인과 반발을 이용해서 움직이는 타입으로 나뉩니다.

전자를 DC 정류자 모터/AC 인덕션 모터, 후자를 (대부분의) 서보모터라고 합니다.

 

유도형 모터(좌) 동기형 모터(우)의 원리

 

DC 정류자 모터는 스테이터(고정자)에 영구자석을 사용해 로터(회전자)에 직접 전류를 흘리는 방식입니다.

AC 인덕션 모터는 자석은 사용하지 않고 스테이터(고정자)에 감은 권선에 교류 전류를 흘려서 회전자계를 만들어 로터 내에 구성된 도체 내에 상호 유도 작용되는 것에 의해 자연스럽게 전류를 발생시켜서 힘을 얻는 유도 타입 방식입니다. 

 

동기형 서보 모터의 회전 원리

 

자석이 서로 당기는 모습을 그려보았습니다.

철심을 감은 코일에 전류를 흘려서 자석이 되면 회전측의 영구자석과 서로 당기게 됩니다.

 

전자 코일이 한개일 경우 서로 당김으로 끝나겠지만, 만약 코일이 그 이상이라면 어떨까요?

 

회전측 자석의 주변에 3개를 배치해서 순차적으로 전환시키면 자석은 회전할 것입니다.

위 그림과 같이 조합된 6개의 스위치(트랜지스터) 중 2개를 회전자의 자석의 위치에 맞춰서 순차적으로 전환시키면

회전자를 회전시키는 것이 가능합니다.

 

맨 처음, 6개의 스위치 중 2개를 ON시키면 회전자가 이동하게 됩니다.

회전과 함께 회전자의 자극의 위치를 보면서 고정자측의 자극을 바꾸기 위해 순서대로 스위치를 바꿔가면

순차적으로 회전자가 연속해서 돌아가게 됩니다.

스위치 상태를 ON으로 고정하면 고정자 측의 자극은 움직이지 않으므로 정지하고 있는 것처럼 됩니다.

스위치 상태를 제어하는 역할을 서보 엠프가 수행하는 것이며, 정회전/역회전/속도 변화를 정밀하고 빠르게 제어합니다.