드론용 BLDC모터

전자부품
1. BLDC모터
  1. 드론용 BLDC모터 - 이 페이지
드론을 위한 모터 선택 https://oscarliang.com/motors/ 에서 요약
1. 브러시리스 모터를 구동하려면 ESC(전자속도콘트롤러)가 필요하다.
2. 전선을 3개 연결한다. 어느 두 전선 연결을 서로 바꾸면 회전방향이 바꿀 수 있다.
3. RC용 브러시리스 모터 크기는 AABB 라는 4자리 숫자를 사용한다.
  1. AA는 고정자 직경 (stator width)
  2. BB는 고정자 높이 (stator height)
4. 고정자에는 베어링 및 코일이 감겨있다.
  1. 회전자(rotor)에는 영구자석,영구자석이 에폭시로 붙여있는 경량금속 원통인 motor bell(회전하면서 팬처럼 설계하여 적당한 바람을 일으켜 권선 열을 식힐수 있다.) 및 축(shaft)가 있다.
5. 모터 토크
  1. 고정자 부피, 자석 재료 및 구리권선의 품질, 모터구성(공극 및 극 수)
6. KV
  1. 부하없이(프로펠러 없이) 1V에서 분당회전수(rpm)을 말한다.
  2. 2300KV 모터에 12.6V 3S(직렬)LiPo배터리를 연결하면 2300x12.6=28,980rpm 회전한다.
  3. 권선수가 많을수록(저항이 높아 전류소모가 작아) KV가 감소한다.
  4. 자석이 강할수록 KV가 증가한다.
7. 모터 장착 구멍거리
  1. 22xx, 23xx, 24xx 모터에서는 16x19mm 또는 16x16mm를 사용한다. M3 나사
8. 전자석극수 및 자석수(영구자석 조각을 붙이기 때문에 자석수를 알 수 있다.)
  1. 12N14P: 22xx, 23xx 모터에 가장 많이 사용되는 조합니다.
    1. N은 고정자에 있는 전자석 극수이다. (12 poles)
    2. P는 벨에 붙어 있는 영구자석 수이다. 14개 붙어 있다는 뜻이다.
  2. 전자석 극수가 많으면 부드럽게 돈다. 적으면 전류가 많이 흘러 전력이 증가한다.
9. 모터 권선
  1. 권선 턴수: 굵은 구리선으로 권선수를 늘리면 출력이 커진다. 무거워진다.
  2. Multi-Stranded 와 Single Stranded Windings
    1. 단일 연선으로 감으면 방열이 잘되어 더 높은 전압에서 구동할 수 있다. 빈공간이 많아 많이 감을 수 없다.
    2. (보통 3개 전선을 사용하는) 다중 가닥 권선은 빈공간이 줄어들어 강한 자기장을 발생시켜 전력 및 효율성이 높아진다.
  3. 일정한 각도로 깔끔하게 감으면 자기장이 고장자 철판에 수직으로 교차하기 때문에 더 효율적이다.
10. 베어링
  1. 베어링 크기는 외경과 내경차이로 결정한다. 큰 볼은 내구성과 충돌저항이 크다. 작은 볼은 고속 및 회전안정성과 부드러움을 제공한다.
  2. 9x4mm 베어링이 내구성과 부드러움에서 적절한 균형을 제공하므로 많이 사용한다.
  3. 제조업체로 NSK, NMB 및 EZO와 같은 일본회사가 유명하다.
11. 모터 성능 요인
  1. 모터 토크
    1. 강한자석
    2. 영구자석과 고장자 사이인 공극의 최소화
    3. 더 얇은 고정자 라이네이션
  2. 응답 시간
    1. 0에서 최대 RPM까지 도달하는 소요시간
  3. 온도
  4. 진동
    1. PID 제어기에 영향을 주는 진동이 생성되면 곤란하다.
    2. 전자기 잡음을 잡음이 방출하면 자이로센서를 방해하고, 비디오 품질을 저하시킨다.
    3. 진동방지 고무 마운팅을 사용하고, 균형이 맞지 않는 프로펠러를 교체한다.
12. 모터 축
  1. 3,4,5,6인치 프로펠러를 고정시키는 회전축 대부분 5mm 직경, M5 나사산을 사용한다.
  2. 재료 및 구조
    1. 단단한 알루미늄: 가볍다. 구부러지기 쉽다.
    2. 중공 티타늄: 무게를 줄였지만, 중공을 만드는데 비용이 상승한다.
    3. 하이브리드: 중공 티타늄 샤프트 속에 강철 막대를 삽입하여 내구성 향상
13. 자석 유형
  1. 자기장 강도에 따라 N50 N52 N54와 같은 등급을 부여한다. 숫자가 높을수록 강한 자기장이다.
  2. 자기장이 높으면 자기장분포가 부드럽지 못해 (손으로 돌리면 더 강한 노치를 느낄 수 있다.)매끄럽게 돌지 않는다.
  3. 자기장 세기는 온도에 민감하므로, 고온에 견디도록 설계된 N52H가 등장하였고, 더 높은 온도에 맞는 N52SH 자석이 있다.
  4. 충돌 및 진동으로 자석이 벨표면에서 떨어질 수 있다. Loctite 438 순간 접착제로 다시 붙일 수 있다.
  5. 곡선 자석(Curved Magnets=arc magnets): 공극을 최소화한 것이다.
14. 에어갭(Air gap)
  1. 짧을수록(가까울수록) 모터 힘이 좋아지고, 토크 및 응답성이 좋아진다.
  2. 단점은 current draw가 증가되고, 효율이 감소한다. 내구성이 떨어져 모터 벨이 충격으로 찌그러지면 자석이 고정자에 부딪힌다.
15. 고정자 라미네이션
  1. 고정자를 이루고 있는, 얇은 금속시트들의 적층을 말한다. 동일한 높이에 금속시트가 얇을수록 더 많이 쌓을 수 있다.
  2. 금속시트가 얇을수록 모터 성능이 좋다. 열을 생성시키는 와전류를 쥴일 수 있다.
16. 모터 벨 재질
  1. 알루미늄 7075와 6082 두 가지를 사용한다. 7075가 단단하여 충돌에 잘 견딘다. 6082는 연성이 좋고 성형이 잘된다.