전자기 기초: 힘, 역기전력, 토크 상수
자기장 속 도선에 전류가 흐르면 힘이, 도선이 움직이면 전압이 생깁니다. 모든 모터는 이 두 식으로 움직입니다.
두 가지 현상
| 현상 | 식 | 모터에서 |
|---|---|---|
| 전류 → 힘 (플레밍 왼손) | F = B·I·L | 토크를 만든다 |
| 움직임 → 전압 (패러데이) | e = B·L·v | 역기전력이 생긴다 |
토크 상수와 역기전력 상수
- 토크 = Kt × 전류: 토크는 전류에 비례합니다. 그래서 토크를 제어하려면 전류를 제어합니다.
- 역기전력 = Ke × 속도: 빨리 돌수록 모터가 발전기처럼 반대 전압을 만듭니다.
SI 단위에서 Kt [N·m/A]와 Ke [V·s/rad]는 같은 값입니다.
모터 전기 방정식
V = R·I + L·dI/dt + Ke·ω
전원 전압에서 역기전력을 뺀 나머지만 전류를 흘립니다.
- 정지 상태에서 전압을 걸면 역기전력이 0이라 큰 돌입 전류가 흐릅니다.
- 속도가 올라 역기전력이 전원 전압에 가까워지면 전류가 줄어 더 빨라지지 않습니다. 이것이 무부하 최고 속도입니다.
KV 값
드론 모터의 "1000KV"는 1V당 무부하 1000rpm이라는 뜻으로, Ke의 역수에 해당합니다. KV가 높으면 빠르지만 같은 전류에서 토크가 작습니다.