서보모터의 정의와 종류

서보 모터

오늘은 서보 모터의 정의와 종류에 대해 알아보도록 하겠습니다. 서보 모터란 서보 기구의 조정부로 피드백에 의하여 부하가 조절되는 모터를 말하는데 로봇의 움직임을 제어하기 위해 산업현장에서 가장 많이 쓰이는 모터 중 하나입니다. 

 

서보 모터의 정의

서보란 서보 메커니즘이 적용된 모터를 의미합니다. 일반적인 모터는 일정한 속도로 회전하거나 멈추는데 반하여 서보 모터의 경우 피드백이나 정정이 가능하여 제어 회로에 입력된 정도만큼 속도나 회전하는 정도 등을 조절할 수 있는 모터를 말합니다. 즉, 서보 모터를 사용하면 물체를 부드럽게 정지시키거나 움직이게 할 수 있으며 회전 속도 등을 미세하게 조정할 수 있습니다.

 

서보모터의 종류

서보 모터는 DC 서보 모터, 유동기형 AC 서보 모터, AC 서보 모터로 분류됩니다.

 

DC 서보 모터

DC 서보 모터는 트랜지스터에 의한 펄스폭을 변조하여 구동하는 방식이 주로 사용되는데, 주파수 전원을 정류하여 직류를 얻고 이 직류가 모터에 전달되는 시간 간격을 주파수의 반송되는 파동을 사용하여 변경하고 이 변경을 통해 모터의 속도를 제어합니다.

 

장점은 기동토크가 크고 크기에 비해 강한 토크 발생이 가능하며 이에 효율이 높다는 것입니다. 또한 제어성이 좋고 속도 범위가 넓으며 가격이 저렴해서 널리 쓰입니다. 단점은 브로시 마찰이 발생하여 이에 따른 물리적인 손실이 발생하고 브러시 보수가 지속적으로 필요합니다. 또한 브러시로 인한 소음이 빈번히 발생하고 접촉 부분의 신뢰성이 떨어지게 됩니다. 마찰이 발생하여 발열이 좋지 않고 정류에 한계가 있어 사용 환경에 제한이 많습니다.

 

유도기형 AC 서보 모터

구조가 일반 유도 모터와 동일합니다. 프레임 및 프레임 내부에 코일이 감겨 있고 회전자에 영구자석이 장착되어 있는 구조입니다. 즉, DC 모터에서 영구자석과 코일이 바뀌어 장착된 모양입니다. 회전자와 고정자의 상대적인 위치 검출 센서가 필요하지 않습니다.

브러시가 없어서 보수하기가 쉽습니다. 정류에 한계가 없고 자석을 사용하지 않아 고속, 높은 토크 사용이 가능하며 방열 또한 좋습니다. 회전 검출기가 필요하지 않은 것도 장점입니다. 다만, 시스템이 복잡하고 가격이 비싸며 전기적 시정수가 크다는 단점이 있습니다.

 

AC 서보 모터

동기기형 AC 서보 모터라고도 하는데, 회전자에 코일이 감겨있는 방식이 아니라 프레임 내부에 권선이 감겨 고정되어 있는 형태입니다. 회전자에 영구자석이 있어 코일이 만드는 전자기장과 반응하여 구동하는 구조입니다.

유도기형과 마찬가지로 브러시가 없어 보수가 쉽고 내 환경성이 좋습니다. 정류에 한계가 없고 방열이 좋습니다. 신뢰성이 높으며 고속, 높은 토크 활용이 가능한 장점이 있습니다. 그러나 시스템이 복잡하고 가격이 높으며 전기적 시정수가 크다는 단점이 있습니다. 또한 회전 검출기가 별도로 필요합니다.