Induction Motor (유도 모터)

Induction Motor는 크게 Stator라는 멈춰 있는 부분과, Rotor라는 회전하는 부분으로 나누어져있다.

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Stator는 매우 얇은 쇠 판들을 적층해서 만드는데, 그 slot 사이로 세 개의 coil winding을 넣어서 만든다. 여기에 three-phase AC power input을 가한다.

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해당 power input은 Rotating Magnetic Field (RMF)를 만들어내는데, 이를 통해서 rotor를 회전시킨다.

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RMF가 만들어지는 과정을 살펴보기 위해서 단순화 한 형태의 stator winidng을 살펴보자. 각 코일은 120도의 각도를 이루면서 위 사진과 같이 연결되어 있다. 이때 three-phase power가 가해지면 위 사진과 같이 자기장이 만들어진다.

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phase가 진행됨에 따라서 위 사진과 같이 코일에 흐르는 전류에 의해 자기장의 방향이 바뀌게 된다. 이때 자기장이 회전하는 속도를 Synchronous Speed (Ns)라고 부른다.

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이러한 코일 중앙에 conductor를 넣어두게 되면 패러데이 법칙에 따라서 자기장이 변화하기 때문에 기전력이 유도되고, conductor에 전류가 흐른다.

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그러면 Lorentz Force law에 따라서 전자기력이 발생하고 coductor loop를 회전시킨다.

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실제로는 simple loop 대신에 위 사진과 같은 squirrel cage를 rotor로 사용한다.

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마찬가지로 stator의 변화하는 자기장에 의해서 squirrel cage에 위 사진과 같이 전류와 힘이 유도되고, 회전하게 된다.

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전자기 유도를 돕기 위해서 insulated iron core lamina를 rotor 안에 넣는다.

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Rotor는 항상 synchronous speed보다 살짝 느리게 돌아가게 된다.

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Induction Motor는 영구자석, brush, commutator ring, position sensor 등이 필요없는 매우 단순한 구조이고, 모터의 스피드를 input power frequency를 통해 쉽게 제어가 가능하기 때문에 많은 산업 등에서 일반적으로 사용된다.

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출처: https://www.youtube.com/watch?v=AQqyGNOP_3o&ab_channel=Lesics