techno 2016-12-27 09:55:33

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감속기란 무엇인가?
 
  
 감속기는 말 그대로 속도를 떨어뜨리는 기계장치로, 우리 주위에서 가장 흔하게 볼 수 있는 것은 자동차에 있는 변속기입니다. 이 변속기의 아주 단순한 형태가 우리가 흔히보는 전동기에 사용되는 감속기라고 생각하시면 됩니다. 사실 속도를 줄여 주는 것 뿐만 아니라 더 빠르게도 할 수 있는데, 대부분 속도를 줄이기 때문에 감속기라고 부릅니다.

사전적 의미로는, 기어(GEAR)를 이용하여 속도를 변환시키는 기구로써, 주 구동원(주로 모터)의 회전수를 필요한 회전수로 감속하여 더 높은 토크(TORQUE, 힘)를 얻을 수 있도록 만들어진 것 정도 되겠습니다.

 
 
감속기는 왜 사용하는가?
 
  
 

막연히 속도를 줄이고, 토크(힘)을 늘인다고 하면 좀 막막하시죠? 원래 그런가 보다라고 하면 그냥 넘어가지만 머리 한구석에는 아직 의문점이 남습니다. 사실 이 부분을 이해하기 위해서는 유체역학이라고 하는 좀 어려운 부분을 알아야 하는데, 저 또한 기계나 이쪽 전공이 아니라 정확히 이해하거나 알 수는 없습니다. 다만 그동안에 걸친 인터넷 검색으로 조금이나마 이해하고 있는 부분을 전달하려고 합니다.

정지 추력이라고 하는 것이 이해 하여야 하는데, 이것은 모터를 고정한 상태에서 프로펠러를 돌렸을 경우 발생하는 힘이라고 생각하시면 됩니다. 이 정지 추력이라고 하는 것을 계산하는 식은 다음과 같습니다.

Static Thrust = 0.00000000000283 * rpm^2 * Prop Diameter^4 * Air Density/29.92 * CF value 
이 중에, Air Density(공기 밀도)의 경우 상수(고정값)로 보고 CF Value(프로펠러의 효율정도 됩니다, 아마 피치가 포함된 값이 아닐런지...)역시 고정값으로 볼 때...

Air Density를 1로 고정하고

Case 1: 모터 직결, 작은 프로펠러(5인치), 높은 RPM, 높은 피치의 경우

RPM: 10,000
프로펠러직경: 5인치
CF: 2

의 경우를 계산하면, 약 0.49가 됩니다.

Case 2: 감속기 사용, 큰 프로펠러(10인치), 낮은 RPM, 낮은 피치의 경우

 RPM: 5,000
프로펠러직경: 10인치
CF: 1

의 경우를 계산하면, 약 0.98이 됩니다.

즉 모터의 속도를 절반으로 낮추고 큰 프로펠러를 쓰면 힘(추력)이 그만큼 좋아진다는 뜻입니다.

 
 
감속기사용에 따른 장점
 
  
 감속기를 사용하는 일반적인 이유

1. 작은 모터로 큰 기체의 비행이 가능하다.
2. 배터리의 소모전류가 낮아져 비행시간이 길어진다.

 
 
감속기사용에 따른 단점
 
  
 감속기를 사용하면서 발생하는 단점

1. 부가적인 기계장치 추가로 기체가 무거워진다.
2. 기체의 속도가 느려진다. (실속 속도가 높은 기체의 경우 사용이 어렵습니다.)
3. 추가적인 돈이 들어간다.(감속기를 사야하니...)

감속기의 종류
 
  
 무선모형에서 사용하는 감속기는 주로 3가지로 분류됩니다.

1. 평행형 스퍼기어 방식

2. 유성기어 방식 (Planetary Gear)

3. 밸트구동 방식 (Belt Drive)

사용되는 3가지 감속기의 장점과 단점은 다음과 같습니다.

1. 스퍼기어 방식

   가장 일반적으로 가장 많이 사용되는 방식입니다.

   장점: 가격이 싸다. 구입이 쉽다. 정비(수리)가 쉽다. 제작이 쉽다.

   단점: 효율이 낮다. 
           모터의 회전방향이 프로펠러의 방향과 반대가 되어야 한다. 
           노출형의 경우 외부의 이물질에 의하여 기어의 손상이 되기 쉽다.

2. 유성기어 방식

    대형 부러쉬리스 모터에 많이 사용되는 방식입니다.

    장점: 모터의 회전축과 프로펠러의 회전축이 동일 선상에 있어 모터 직결용을 만들 수 있다.
            효율이 높다. 모터와 프로펠러의 회전방향이 같다.
            밀폐형으로 외부의 이물질의 오염으로부터 보호된다.
            다단 구조로 만들면 큰 기어비를 얻을 수 있다.

    단점: 비싸다.
            정비(수리)가 어렵다.
            구조적으로 복잡하다.
            구입이 어렵다.

3. 밸트구동 방식

    잘 사용되지는 않지만, 큰 부러쉬드 모터에 사용하던 방식입니다.

    장점: 효율이 좋다.
            모터의 회전방향과 프로펠러의 회전방향이 같다.

    단점: 구입이 어렵다. 
            큰 기어비를 얻기 힘들다.
            대부분 노출형으로 외부의 이물질로 보터 기어 손상이 되기 쉽다.

 
 
이밖에 알아야 하는 것들
 
  
 스퍼기어
    프로펠러와 연결되는 큰 기어를 말합니다. 대부분 플라스틱 계열로 만들어집니다.

피니언기어
    모터와 연결되는 기어를 이야기 합니다. 대부분 금속계열로 만들어져 있습니다.

기어비
     피니언기어와 스퍼기어의 이빨수의 비율입니다. 3:1이라고 함은, 스퍼기어가 피니언 기어의 이빨 수 보다 3배 많은 것이며, 이것은 모터가 3회전 할 때 프로펠러는 1회전 한다는 뜻이기도 합니다. 일반적인 방식의 경우 크기의 한계 때문에 큰 기어비를 얻기 힘들지만, 유성기어의 경우 다단 감속으로 400:1 이상의 높은 감속도 가능합니다.

출처 : http://mncautomation.co.kr/community.do?board_seq=16&subMenuSeq=MENU20120330043&cmd=view