모터는 크게 회전자(armature or rotor), 고정자 (frame, case or housing), 전원 공급부로 구성되어 있고 전기에너지를 기계에너지로 변환해 주는 기기입니다.

회전자는 샤프트에 철판이나 규소강판으로 타발한 라미나(lamina)를 적층하고 정류자(commutator)를 압입한 후 에나멜로 피복한 동선을 일정한 규칙에 따라 감고 나서 동선과 정류자의 금속편을 전기가 통하게끔 휴징(fusing)를 합니다. 휴징한 후 정류자의 금속편 원주면은 선삭 가공을 통해 매끈하게 하여 통전이 잘되고 소음이 발생하지 않도록 해야 합니다. 하지만 이렇게 만들어서는 품질적으로 보장을 할 수가 없습니다. 모터는 전기적인 안정성과 내환경성을 만족해야 합니다. 그래서 동선과 라미나간에는 절연이 되도록 인슐레이터를 사용하여 감싸주는데 발열에 견딜 수 있도록 재질의 선정에도 유의해야 합니다.그리고 모터는 자기에너지를 활용하는 것인 만큼 자석의 특성에 민감하지만, 자성을 이용해서 전기에너지를 요구되는 회전운동으로 바꾸어주는 것은 회전자에 감긴 동선의 패턴에 직접적인 영향을 받습니다. 즉, 동선의 굵기와 감김 수, 라미나의 날개 수와 감은 날개의 피치수가 변수가 됩니다. 동선이 굵을수록 저항이 적어서 많은 전류를 흘릴 수 있고 출력을 크게 합니다. 동선의 감김 수에 반비례하여 회전수가 직선적으로 변하게 됩니다. 별도로 터미널에 인가되는 사용전압에는 비례하여 회전수가 직선적으로 변하게 됩니다. 그래서 동일한 부품을 사용하는 모델이지만 권선사양에 따라 다양한 특성을 얻을 수 있는 것입니다.

　

고정자는 동선을 감아서 전자석처럼 자기장을 만들어 주는 것 (Wound Field)과 자석을 사용하는 경우 (Magnet Field)가 있는데 자석을 사용하는 경우가 많습니다. 자석을 공장에서 제조할 때는 자성을 띄고 있지 않지만 모터에 조립되는 전후의 공정에서 자화(magnetizing)를 하게 됩니다. 착자가 되고 나면 외부에서 인위적으로 자성을 제거하지 않는 한 항상 일정한 자기장을 유지하게 되는데 이 자기적 성질이 바로 회전자의 동선에서 형성하는 전기장과 상호작용을 하여 플레밍의 왼손법칙에 따른 회전운동을 하게 됩니다.자로가 되는 프레임은 철판을 딥 드로잉하여 제작을 하거나 파이프를 사용하기도 하며 또한 철판을 둥글게 말아서 사용하는데 자석의 자로를 구성하여 자기에너지를 충분히 활용할 수 있도록 설계하면서 기구적으로도 외부의 충격에서 내부를 보호하는 기능을 가집니다.

　

전원공급부는 외부의 전원을 회전자의 정류자에 흘러갈 전기 통로를 구성합니다. 전기는 (+)극의 터미널->브러시->정류자 금구->동선->반대편의 정류자 금구->반대편의 브러시->(-)극 터미널의 경로로 흘러갑니다. 이 경로는 통상 브러시 수만큼의 병렬회로를 만들게 되고 모터의 저항은 병렬회로의 합성으로 나타납니다. 모터를 강제적으로 구속시킬 경우 V=I.R의 공식을 만족합니다. 하지만 회전자가 회전하고 있는 경우에는 동선의 저항 뿐만 아니라 전류가 만드는 인덕턴스에 의한 저항도 고려해야 하므로 전류 값은 다르게 나타납니다.

　

모터가 회전을 한다는 것을 이야기하려면 정류의 개념을 이야기하게 됩니다.회전자가 일정한 방향으로 균일한 회전을 하기 위해서는 자석의 극성에 맞추어서 해당되는 영역내의 동선-라미나의 슬롯내에 있는 동선가닥들-에 흐르는 전류의 흐름이 순차적으로 바뀌어 져야만 합니다. 즉, 플레밍의 왼손법칙을 만족하기 위한 것입니다. 바로 이 전류의 흐름 방향을 바꾸어주는 기능을 정류자가 하게 되는데 정류자의 원주면에 있는 홈이 그 역할을 하게 됩니다. 정류자의 원주면에 브러시를 접촉시키고 회전을 시키면서 순간마다 동선을 지나가는 전류의 흐름을 추적해 보면 브러시가 정류자의 금속편을 하나 지나갈 때마다 동선에 흐르는 전류의 방향이 변하게 되는 것을 알 수 있습니다. 이 정류자의 홈의 수는 LAMINA의 날개 수와 직접적인 상관관계를 가지게 됩니다.

이상에서 간단히 모터의 구성, 회전원리, 주요기능을 알아보았습니다. 다음으로는 모터를 취급하는데 있어서 유의해야 할 사항을 간단히 알아보겠습니다.

　

모터는 여러 가지 부품의 조합품이고 회전체이기 때문에 외부의 충격에 약합니다. 특히 자석이 파손되어 입자가 문제를 일으키는 경우가 많습니다. 보통 자기에너지를 충분히 활용하기 위하여 자석과 회전자간의 틈새는 0.4~0.8정도로 좁게 설계합니다. 또한 회전자가 두 개의 베어링으로 지지되고 있는데 충격에 의해 틀어지면 발열, 모터의 효율저하, 소음, 내구성 저하가 생깁니다.

　

모터의 내부에는 이물질이 혼입되어서도 안됩니다. 정류자와 브러시간의 접촉을 불량하게 하고 소음을 유발하면 내구성을 저해합니다.

　

전원공급부가 고정자와의 조립된 각도가 달라지면 회전수가 달라지거나 전류의 소모량이 달라지기도 합니다.

　

회전자는 두 개의 베어링으로 축을 지지하고 두 개 혹은 여러 개의 브러시로 전원으로 공급하게 되는데 베어링이 망가지거나 브러시가 파손되면 모터가 제대로 특성을 낼 수 없을 뿐만 아니라 내구성에서 치명적으로 영향을 받습니다.

　

전기가 흐르는 경로에 있는 부품을 손으로 직접 만지면 부식을 일으키고 접촉저항을 높게 합니다.

　

자석은 지나친 고온이나 저속에서는 자성을 잃거나 열화되어 제 특성을 내지 못하므로 허용되는 환경에서 사용하여야 합니다.

　

정류자는 브러시와 직접 접촉하여 전기를 공급하는 부분인만큼 가공상태가 양호하여야 한다. 가공상태가 불량하면 정류불량, 소음유발, 아-크발생, 수명저하 등을 가져옵니다.