팬케이크 BLDC 모터: 작동 방식, 장단점 및 애플리케이션

BLDC 모터를 "팬케이크" 모양으로 만드는 이유

팬케이크 BLDC 모터는 기능이 아닌 비율에서 이름을 얻었습니다. 기존 모터의 키가 큰 원통형 "수프 캔" 모양 대신 평평하고 넓으며 길이 대 직경 비율이 충분히 낮아 전체가 튜브라기보다는 디스크처럼 보입니다.

그 모양은 그 내부에서 자속이 어떻게 움직이는가에 따라 달라집니다. 표준 방사형 자속 모터에서 자기장은 샤프트에서 하우징 쪽으로 바깥쪽으로 이동합니다. 팬케이크 모터라고도 불리는 팬케이크 모터에서 축방향 자속 모터 , 대신 자속이 샤프트와 평행하게 흐르고 회전자가 고정자를 감싸지 않고 고정자 옆에 편평하게 놓여 있습니다. 기하학의 이러한 단일 변화로 인해 전체 모터가 평평한 디스크 모양으로 축소될 수 있습니다.

플랫 폼 팩터의 성능 절충

팬케이크 레이아웃은 단순한 포장 기술이 아니라 모터 작동 방식을 변경합니다. 권선은 반경이 가장 큰 디스크의 외부 가장자리에 더 가깝게 위치하기 때문에 모터는 비슷한 부피의 방사형 설계보다 주어진 양의 구리에 대해 더 많은 토크를 생성합니다. 또한 편평하고 개방된 구조는 더 많은 표면적을 공기에 노출시켜 단단히 감긴 원통형 코어에서 열을 빼내는 것보다 냉각이 훨씬 더 간단합니다.

이러한 이점에는 실제 비용이 발생합니다. 플랫 로터와 스테이터 사이에 정확하고 균일한 에어 갭을 유지하는 것은 방사형 모터의 동심 갭보다 제조 공차가 더 엄격하여 생산 비용이 상승합니다. 로터의 디스크 모양과 작용하는 자기력이 방사형 모터가 편안하게 처리하는 것과 동일한 RPM 범위를 허용하지 않기 때문에 속도도 제한됩니다. 축 공간이 좁지만 토크와 열 헤드룸이 최고 속도보다 더 중요한 응용 분야의 경우 이러한 균형은 팬케이크 설계에 유리하게 작용하는 경향이 있습니다.

팬케이크 디자인이 일상 제품에 나타나는 곳

편평한 프로파일로 인해 이 모터 유형은 직경보다는 축 길이가 부족한 곳 어디든 자연스럽게 맞습니다. 카메라 짐벌과 로봇 조인트는 소형 팬케이크 BLDC 모터를 사용하여 회전 어셈블리를 소형 하우징 내부에 들어갈 만큼 얇게 유지합니다. 드론은 비행 역학에 영향을 줄 수 있는 부피를 추가하지 않고 플랫 모터를 팔에 직접 장착하는 동일한 특성의 이점을 얻습니다.

더 큰 규모로 보면, 별도의 하우징과 구동축이 필요하지 않고 플랫 모터가 스윙암이나 휠 어셈블리에 직접 볼트로 고정될 수 있는 전기 오토바이와 차량 구동계에도 동일한 형상이 나타납니다. 평평한 프로파일보다 더 많은 토크 범위와 기계적 기어링 유연성이 더 중요한 경우, 플랫 프로파일보다 더 많은 토크와 기어링 유연성이 중요한 경우 미드 드라이브 모터를 대안으로 사용 휠을 직접 구동하는 대신 크랭크에 위치하여 동력을 차량의 기존 기어 장치를 통해 전달하기 때문에 더 나은 핏을 유지합니다.

A6 Ultra-quiet Brushless DC Motor Controller

허브 모터: 이미 알고 있는 팬케이크 BLDC 모터

e바이크나 전기 스쿠터를 타본 적이 있다면, 자신도 모르게 이미 팬케이크 BLDC 모터를 사용해 본 적이 있을 것입니다. 허브 모터는 구동 모터를 휠에 직접 통합하며 휠 어셈블리에 과도한 너비를 추가하지 않고도 모터가 허브 내부에 맞을 만큼 충분히 평평하기 때문에 작동합니다.

e-모빌리티의 축방향 자속 모터 채택에 대한 업계 보고 모터가 별도의 장착 지점과 구동계를 필요로 하지 않고 휠 내부에 위치하기 때문에 팬케이크 모양은 자연스럽게 휠 내 통합에 적합합니다. 동일한 평면 축 자속 레이아웃을 기반으로 제작된 e바이크 및 스쿠터 허브 모터 일상 통근 및 단거리 여행에 적합한 규모로 동일한 설계 원칙을 적용하여 움직이는 부품이 적고 더 단순하고 유지 관리가 덜 필요한 구동계를 위해 최고 속도를 일부 교환합니다.

컨트롤러를 팬케이크 스타일 모터에 일치시키기

팬케이크 모터의 토크 및 속도 특성은 방사형 모터와 충분히 다르기 때문에 컨트롤러 페어링에 주의를 기울여야 합니다. 이러한 모터는 낮은 RPM에서 강한 토크를 전달하는 경향이 있습니다. 즉, 더 높은 프로파일과 더 빠른 속도의 모터에 맞게 조정된 컨트롤러는 팬케이크 모터의 전체 성능을 끌어내지 못하거나 더 나쁜 경우 효율적인 작동 대역을 벗어나 작동할 수 있습니다.

이를 올바르게 수행하려면 전류 및 전압 정격을 올바르게 일치시키는 것부터 시작됩니다. 특정 모터의 전류 및 전압 프로필에 맞는 크기의 브러시리스 DC 모터 컨트롤러 페어링 결정의 출발점입니다. 소비자용 전기자전거나 실내 로봇공학과 같이 플랫 모터의 특징적인 윙윙거리는 소리를 최소한으로 유지해야 하는 응용 분야의 경우, 저속, 고토크 모터 프로파일에 적합한 초저소음 컨트롤러 순전히 피크 RPM에 최적화된 컨트롤러보다 더 잘 어울리는 경향이 있습니다. 주어진 팬케이크 모터의 사양을 컨트롤러 선택으로 변환하는 방법을 잘 모르는 사람을 위해, 사양을 올바르게 일치시키기 위한 컨트롤러 및 모터 페어링 가이드 관련 매개변수를 단계별로 안내합니다.

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