BLDC와 PMSM의 구조

다양한 형태의 모터 구조입니다. PMSM은 BLDCM에 비해 각 상에 대해서 슬롯(slot)을 여러 개로 분산하여 권선을 감은 것을 알 수 있습니다. 따라서 BLDCM 형태를 집중권(concentrated winding)이라고 말하고 PMSM 형태를 분산권(distributed winding)이라 부릅니다.

여러 가지 형태의 모터 내부 구조

일반적으로 분산권은 여러 개로 나뉘어진 슬롯의 형태로 집중권에 비해서 유기된 역기전력 자체의 크기는 감소하지만, 자기 저항이 균일하여 즉, 역기전력의 파형이 정현파에 가까워 토크를 매끄럽게 하고, 권선의 누설 리액턴스(reactance) 감소시키며 열 방산 효과가 좋아 과열을 방지할 수 있다는 것입니다.

PMSM은 회전자를 돌리면서 3상에서 측정한 역기전력(BEMF)의 파형을 보면 BLDCM과 달리 분산된 다수 잇접 슬롯들의 자기장(magnetic field) 간섭으로 정현파(sinusoidal)형의 유기된 역기전력(BEMF)을 갖게 됩니다.

게다가 PMSM은 고정자가 1회전하는 동안 최종 자속 밀도는 일정한 착자 방향을 가질 수 있으나 BLDC 모터의 경우에는 고정자 슬롯간의 자기장의 간섭이 적어 동일한 방향의 착자 방향을 가질 수 없고 따라서 쇄교하는 고정자의 자속 밀도를 감소시키는 결과로 토크도 감소한다는 것입니다. 

고정자 권선의 결선 방법으로는 Star 결선(Y 결선)과 delta 결선(△ 결선) 형태가 있는데, 각 상간에 인가되는 유효 전압은 delta 결선이 유리하지만, BLDC 모터에서는 floating 상의 역기전력(BEMF) 관측의 용이성과, PMSM에서 오직 2상의 전류를 측정하여 회전자의 위치을 파악하기 위해 각 상의 전류의 합이 0이 되는 Star 결선이 구동시스템의 자원을 줄일 수 있기 때문에 Star 결선 방법만을 고려합니다.