코어리스 모터에 대해 알아보았습니다.

[Maron5[윤길중]90]

이번에...(좀 됬나?) 카토에서 신동력 유닛을 발표했다고 합니다. 바로 코어리스 모터를 장착한 기관차들인데요.

코어리스 모터... 라는 생소한 모터이름을 접했습니다. 브러쉬리스 모터는 RC 에 관심을 가졌을 때 들어 봤는데 코어리스...

코어가 없는 모터라니..?

먼저 일반 DC 모터와 브러쉬리스 모터에 대해 알아보겠습니다...

일반적인 완구용 DC 모터는 얇은 적층 철심에 코일을 감은 형태입니다. 어렸을 적 전동 미니카의 모터가 궁금해서 분해해 보신 분

들은 한번쯤 보셨을지도 모르겠습니다 . 왼쪽의 모터가 그것인데요, 원통 모양의 모터 틀 안쪽 외곽에는 자석이 둥그렇게 배치되

어 있고, 가운데는 초록색의 얇은 철판들이 무수하게 겹겹이 쌓여진 로우터에 코일/철심이 감겨진 형태입니다.

아래 그림은 브러쉬리스 모터의 개념도 입니다.

아래는 DC 모터와 브러쉬리스 모터의 차이점을 보여주는 그림입니다.

브러쉬리스 모터와 브러쉬 모터와의 가장 큰 타이점으로. 브러쉬모터는 브러쉬와 커뮤테이터가 없다는 것입니다.

브러쉬 모터에는 회전자(회전코일), 고정자석(모터 틀 외곽에 고정된 자석)그리고 브러쉬와 커뮤테이터가 있습니다. 여기에서 브러쉬와 커뮤테이터는 코일에 공급되는 전류방향을 회전각도에 따라 변환시켜 줌으로써 코일을 회전시키는 힘을 만들어 내는 역할을 하는 부분입니다.

그.러.나

브러쉬리스 모터는 그 역할을 변속기가 담당하며, 그 때문에 모터의 구조가 간단해집니다.

브러쉬와 커뮤테이터의 마찰에 의한 열 발생을 감소시키고, 브러쉬가 없는 구조로 브러쉬 마모로 인한 교체도 필요 없으므로,

반 영구적인 수명을 자랑한다고 합니다.

반대로 브러쉬 모터의 경우 반대의 일이 발생합니다...

경험상, 완구용(저가모터)의 경우 막 굴리다가 나중에 분해해보면,

얇은 구리판으로 이루어진 브러쉬에 오일찌꺼기와 함께 까맣게 버무려진... -_-; 기름 찌꺼기들이 끼어 있는데, 이것들이

전류의 흐름을 방해해서 모터의 수명을 짧게 한다는군요.

자, 이제 문제의 코어리스 모터입니다.

기존에 봐왔던 모터와는 완전히(?) 다른 모습을 취하고 있습니다. 속이 훤히 비었고, 컵 모양으로 철선들이 모양을 이루고 있네요.

브러쉬 모터의 안쪽 중심부 심에 밀착되어 감겨있는 모습과는 대조적입니다. 코어리스 모터는 특수한 권선방식으로 원통형의 전기자가 모터 틀 외측에서 회전하는 방식으로 되어 있습니다. 원통형의 전기자 중심부에는 영구자석(네오디뮴 등)을 고정하고 그 외측을 컵 모양의 전기자가 회전하기 때문에 아웃로터 방식이라고도 부릅니다.

회전하는 전기자(컵모양)은 권선을 수지로 굳혀서 성형하여 철심이 없게 됩니다. 즉 이로인해 코어리스(Coreless)라는 이름이 붙은 것이지요. ^^ 코어리스 모터는 브러쉬 모터의 코깅현상(모터가 움직이기 직전까지 회전자와 고정자가 덜그덕 거리는 현상)과 출력토크를 저하시키는 요인을 개선한 모터입니다.

이런 형태의 모터는 기계적으로 불안정하여, 대형으로 만들면 효율이 떨어진다고 합니다, 그래서 고 정밀도의 기계(철도모형!!^^)

나 에너지 절약 장치 등에 활용된다고 합니다.

이렇게 작게 만드니, 철도모형의 동력을 대체할 만 합니다.

점점 기술이 발전하는군요. 대단합니다.

P.S. 짜깁기하며 공부하기 ^^

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-사진 및 그림 출처들입니다.

http://cafe.daum.net/clubtrexmania의 빡빠기(황기동)님의 게시글

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=superjungi&logNo=50087197851&redirect=Dlog&widgetTypeCall=true의 게시글

[기차여행]

모터에 대한 많은 정보 배워갑니다 ^^ 코어리스 모터가 언제부터 적용될지 궁금하네요

[Maron5[윤길중]90]

ㅎㅎ 저도 찾아보고 이런 모터가 있었나... 했습니다 ^^

[[KIM™]김대현]

사실 주위에 코어리스 모터는 흔한데 특히 휴대폰에 들어가는 진동 모터 대부분은 코어리스 입니다. 이는 소형이고 소음도 적고 낮은 전압에 출력도 좋기 때문입니다. 그러나 여지껏까지는 보급형 철도모형에는 사용되지 못했습니다. 왜냐하면 12볼트가량의 고전압에서 동작하는 코어리스모터를 생산 할 수 있는 회사는 스위스의 막손과 파우로바 정도 뿐이었고, 단가는 개당 오만원에서 육만원 선 이었기 때문입니다. 물론 일본의 캐논에서도 코어리스모터 개발에 열을 올렸지만 크기나 전압면에서 스위스제를 따라갈 수 없었지요.

[[KIM™]김대현]

그런데 일본의 중견기업인 관수금속-카토에서 2011년 부터 자사의 보급형 증기기관차에 자체 사양의 코어리스모터를 내장하게되므로 본격적인 철도모형에서 코어리스 모터의 보급화가 시작되었습니다. 현재 북해도형 c62와 d51이 코어리스모터 제품입니다. 카토의 코어리스 모터는 외관상이나 구조상 휴대폰에 들어가는 코어리스모터(보급형 중국제)와 틀리지 않은데, 특징적인 차이는 코일의 권선의 직경이 매우가늠니다. 여지껏까지 그런정도의 권선직경은 스위스의 막손이나 파우로바정도나 할 수 있었지요. 여전히 소음이나 토크, 효율대비로는 스위스제가 압도적이지만, 철도용으로 보급형 코어리스 모터는 카토제가 유일무일 합니다.

[[KIM™]김대현]

일본 소니가 철도모형에 진출하려다 카토때문에 접은 것이 사실 인 것 처럼 카토는 혁신으로 앞서가는 정말 무서운 회사임이 틀림 없습니다. 코어리스모터는 윗 글대오 코깅이 없고 저전압에서도 부드러운 회전을 시작하기때문에 철도용으로는 최상입니다. 현재 rc계에선
브러쉬리스가 대세에지만 이는 철도용으로 부적합한 것이, 비싼 전용 스피드 컨트롤러가 있어야하고 동일토크대비 전력사용량 및 소음이 지나치케 크기 때문입니다. 일종의 소형교류전동기인 셈인데, 내구성이나 관리의 불필요성 외에는 철도모형용으로 메리트가 전혀없지요. 그러나 일부 일본인들은 이 브러쉬리스를 철도용으로 개조하기도 했습니다.

[[KIM™]김대현]

마지막으로 철도모형용으로 더할나위없는 코어리스모터입니다만 펄스제어 철모제어기에서는 사용해서는 안됩니다. 철모제어기를 전기적 속도제어방식으로 분류해보면 가변저항식정류제어(일반 토믹스, 카토 파워팩), 싸이리스터쵸퍼제어(매우 드뭄. 영국 게이지마스터나 구형 혼비사 r965정도), 펄스제어(카토 kc-1, tomix tcs 제어 일부, 및 일부 dcc제어기등)으로 나눌수 있습니다. 펄스제어기를 사용하는 경우 잘 들어보시면 기차의 모터에서 지하철 전동차에서 나는 듯 한 소리가 나지요. 펄스제어의 경우 고주파수에서 많은 전류가 유입되 코어리스모터의 권선감기를 녹여버릴수 있기 때문에 금지입니다.

[[KIM™]김대현]

실제로 갑자기 코어리스모터 기관차의 견인력이 거의 제로에 가깝게 떨어지면 이는 코어가 녹아서 변형됬기 때문입니다. 실제로 몇 번 경험해 봤지요. 코어리스모터의 경우 싸이리스터제어가 제일 최선이고 또 일반 직류제어기를 사용하는 것이 철모를 즐기기에 좋습니다. dcc화의 경우 모터제어주파수가 40hz정도로 일정한 lenz나 esu의 디코더가 좋습니다.

[Maron5[윤길중]90]

방대한 지식과 사례 아주 잘 보았습니다. 저번에 제가 올린 D 101 DCC 컨트롤러 제어 영상에서 제 컨트롤러는 펄스제어 방식이군요. 권선이 녹아버린다니 정말 치명적이네요. 코어리스 모터가 구조도 간단하고, 저속에서 부드러운 가속을 보여 준다니 철모계에서는 참 적합한 모터인 것 같습니다 ^^

[철완아톰]

기술적으로 어렵기는 하지만, 철모모터의 세대교체인가요? ^^

[Maron5[윤길중]90]

네에 그렇다고 볼 수도 있겠네요 ㅎㅎ

[kida7]

좋은 정보 감사합니다

[Maron5[윤길중]90]

네 봐주셔서 감사합니다~^^