작은 모터를 위한 베어링, 오일리스 베어링
STUDY
작은 드론을 위한 브러시 모터는 가장 먼저 고장 나는 곳이 이름처럼 브러시입니다.
그래서 물리적으로 만나 마모가 없는 BLDC 모터는 정상적인 사용조건에서 반영구적인 수명을 가지는데 그래도 모터의 수명을 판단하는 경우 코일이나 모터의 축이 만나는 베어링의 수명으로 판단합니다.
신뢰성 수명을 표현하는 B5 year (5%의 불량이 발생할 때까지의 시간)나 B10 year의 (10% 불량이 발생할 때까지의 시간) B가 베어링(Bearing)의 약자에서 왔다는 의견이 있을 정도입니다.
일반적인 베어링은 구(Ball)나 봉(Roller) 형태의 부품으로 마찰을 줄이는데 이런 베어링은 단점이 있습니다. 축과 수직으로 작용하는 하중이 구의 점 접촉부에 집중되기 때문에 무거운 하중을 견디기 어렵고 작게 만들기가 대단히 어렵습니다.
65급 타이니 우프에 BLDC 모터가 적용된 것이 최근인 이유도 이 때문입니다.
이런 경우 독특한 형태의 베어링이 필요합니다. 오일리스 베어링(Oilless bearing) 또는 함유 베어링입니다. 금속 가루를 틀에 넣고 고열 고압으로 소결해서 만드는 이 베어링은 내부에 보이지 않는 작은 구멍들이 발생하는데 여기에 기름을 침투시키는 방법으로 만듭니다.
사진에 스테이터 가운데 구리로 보이는 부품이 바로 오일리스 베어링입니다. 평소에는 금속 O 링처럼 보이지만 회전에 의해 열의 발생하면 내부에 오일이 밖으로 스며 나오면서 베어링의 역할을 합니다.
별도의 부품이 필요 없기 때문에 작게 만들 수 있어 마이크로 드론을 위한 모터에는 빠지지 않는 부품입니다.
물론 더 높은 정밀도가 필요한 시계는 보석을 사용하죠.
마이크로 드론을 위한 브러시 모터는 이물질이 내부에 들어갈 공간이 거의 없지만 외부가 회전하는 BLDC 모터는 작은 이물질이 스테이터(모터 내부의 전자석)와 자석 사이에 끼거나 이 오일리스 베어링에 모여 굳는 경우가 생깁니다.
특히 자석에 끌린 작은 쇳가루는 치명적이죠. 공간이 대단히 작기 때문에 바람으로 불어서 제거가 어렵습니다. 눈으로 확인하기도 힘들죠.
현미경으로 확인해야 겨우 확인이 가능할 정도입니다. 자성에 끌린 이물질은 솔이나 바람으로 제거가 힘듭니다.
가장 손쉬운 방법은 테이프입니다. 접착면을 바깥으로 둥글게 말아 자석 면과 스테이터를 닦아줍니다.
특히 오일리스 베어링에는 먼지가 쉽게 모입니다. 아무런 이물질을 찾을 수 없는데도 모터가 잘 회전하지 않는다면 베어링을 닦아주는 것만으로 큰 효과를 볼 수 있습니다.
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