브러시리스 모터
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'''좌측은 RC헬기용, 우측은 RC비행기용 브러시리스 모터'''
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'''지멘스의 서보모터는 인러너 타입의 BLDC전동기이다.'''
Brushless DC electric motor(BLDC moters, BL moters)
동기전동기의 일종으로 DC 전동기와 비슷한 출력 특성을 가지도록 설계된 모터이다. 용어 자체로만 보면 AC 전동기도 권선형 유도전동기를 제외하면 브러시가 없으니까 브러시리스이긴 한데[1], 보통의 경우 브러시리스 전동기라고 하면 다음의 특성을 가지는 것으로 전제를 깔고 생각하게 된다.
통돌이라는 말은 영어의 Outrunner를 순수 한국식으로 해석한 것으로[3], 이 모터는 일반 깡통모터(CanMoter 또는 InRunner Motor)와는 다르게 캔 속의 코일은 고정되어 있고, 캔 자체가 돌아간다. 그리하여, 통돌이 모터라고 부른다.
RC 분야에선 일반 브러시 모터의 단점인 무게대비 출력이 낮다는 것과 브러시 소모 문제를 개선하기 위해 나왔다.[4]
kV 값에 따라 다르긴 한데, 일반적인 인러터 타입의 브러시리스 전동기는 고rpm 정토크 운전이 가능하며 분진이나 외부 이물질에 대한 내구도가 좋아 rc 보트나 아니면 전동공구에 사용되는 경향이 크며 통돌이 모터는 러너가 밖에있어 토크가 큰 편이라 고토크 저 rpm 운전에 용이해 RC 비행기 또는 RC 헬기나 다이렉트 드라이브 타입의 세탁기 및 5축 CNC 공작기구의 4축이나 5축에 쓰인다.
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간단한 형태의 브러시리스 모터 내부 구조. 스타 형태의 배선을 가지고 있으며 매우 높은 출력이 요구될 경우 델타 형태의 배선을 사용하기도 한다.
브러시리스 모터는 영구 자석으로 된 회전자와 권선으로 되어 있는 스테이터 폴들로 이루어져있다.
영구자석 회전자와 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의해 전기 에너지는 회전자를 회전시킴으로써 기계적인 에너지로 변환된다.
그림 왼쪽에는 간단한 형태의 브러시리스 모터의 내부를 나타내고 있으며, 오른쪽은 고정자의 전기적인 구성을 나타내고 있다.
이 때 매우 중요한 점이, 권선에 흐르는 전류는 정밀하게 측정된 회전자의 위치에 맞추어 드라이버에서 변조된 전류가 흐르게 되는 점이다. 일반적인 AC 동기전동기는 외부 자계의 위상속도가 일정하게 그냥 돌아가지만, BLDC 의 경우 모터드라이버에서 정확하게 계산된 us 단위로 PWM 되어 들어가는 정밀한 파형이 인가된다. 이를 통해 높은 가속성능, 강력하며 일정한 토크 응답성, 정밀한 위치제어가 가능해진다.
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사진출처
전자 부품 세계에서 "브러시"(brush)는 움직이는 부품에 지속적으로 전기를 공급하기 위한 접점을 말한다. 일반 DC모터(브러시드)를 뜯어보면 전자석으로 구성된 회전자쪽에 전기를 계속 공급하기 위해 마치 양손으로 축을 떠받들듯이 생긴 접점이 존재하는데 그 부품이 브러시이다. 브러시리스 모터는 이걸 뒤집어서 영구자석쪽이 회전자를 담당하기 때문에 브러시가 없이도 전자석에 전기를 계속 공급할 수 있는 것이다. 따라서 접점이 일으키는 마찰력으로 인한 동력 손실 및 마찰 자체로 인한 내구도 문제가 없는 장점도 가지고 있다. 비슷한 이유로 소음도 더 적다.
그렇다면 모든 모터를 다 브러시리스로 만들면 될텐데 기존 브러시드 모터는 도대체 왜 존재하는가. 브러시리스 모터는 브러시드 모터에서 회전자가 브러시와 접촉하면서 자동으로 발생하는 극성 전환 과정이 없기 때문에 직류전원을 넣는 것만으로는 회전하지 않는다(교류로는 가능). 결국 직류전원을 사용해서 회전을 시키려면 내장이든 외장이든 컨트롤러가 필요하다.[5] 즉, 브러시드는 컨트롤러로 커버하지 못하는 영역이 있어 살아남은 것.
브러시리스 전동기가 대응하지 못 할 정도의 빠른 반응을 요구하는 경우, 부하의 토크 리플이 매우 크거나 속도제어의 변화폭이 매우 클 경우 브러시리스에 비해 제어가 간편하며 더 높은 응답성을 제공하는 브러시 전동기를 이용하기도 한다. ATM 등 고신뢰성에 단순한 매커니즘을 요하는 경우에도 브러시 전동기를 쓰기도 하는데, maxon motor 같은 곳에서 파는 개당 10만원이 넘는 가격의 브러시 모터가 이런데 쓰라고 있는 것이다. 그러나 브러시드 모터는 작정하고 싸게 만들려면 싸게 만들 수 있는 것이 최대 강점으로, 컨트롤러 값이 생산비용에 포함될 수 밖에 없는 브러시리스 모터는 이 점에서 한계가 있다.
그러나 당장 구매하기에는 쌀 수 있어도, 내구성이 발목을 잡아 오히려 유지보수 비용이 더 클 수도 있다는 점도 감안해야 할 뿐더러, 전자제어 기술은 날로 발전하고 있고 가격도 내려가면서 브러시리스 모터의 약점이었던 초기비용 문제는 갈수록 완화되는 중. 이것이 2010년대 이후 일반인들이 즐기는 취미 생활 방면에도 부쩍 브러시리스 모터가 늘어난 이유라고 할 수 있다. 특히 드론처럼 효율을 극대화해야 하는 장비에서는 매우 널리 사용되고 있다.
엄청나게 많다. 특히 제어를 위해서 별도의 드라이브가 필요하다는점을 역으로 활용해서 일반 교류전동기나 브러시드 모터가 못하는 정밀한 구동력이 필요한 분야[6]에도 많이 쓰인다.
높은 토크 응답성을 요구하는 전동공구 분야는 RC 에서의 BLDC 가 도입됨과 거의 동시에 진행되었다. 어디에서 먼저 도입했냐를 기준으로 치면 히타치인데, 히타치 중공업에서 사용하는 모터 기술을 기반으로 먼저 무선공구쪽에 BLDC 전동기를 도입, 이후에 유선분야까지도 BLDC 전동기를 사용중이며 2017년 2분기 현제까지도 유선전동공구 분야에선 유일하게 BLDC 방식의 제품을 만들어내고 있다.
이후 일본 마끼다 사에서 BLDC 방식의 제품을 만들면서 히타치에 비해 하늘을 찌를 인지도로 전 세계 시장을 BLDC 로 이끌어갔으며 이에 따라 독일 보쉬와 미국 디월트, 밀워키에서도 BLDC 방식의 전동기를 사용하는 제품을 만들어내고 있다. 특히 후발 주자로 시작한 미국 디월트와 밀워키의 경우 어지간한 유선 전동공구보다 높은 700~860W 수준의 순 전동기 출력을 최대 rpm 에서 뽑을 수 있어 무선공구의 보급 확대에 많은 기여를 했다. 솔직히 그 전까진 마부치의 브러시모터가 더 강력하다는 인식이 공구 업체에서 만연했지만 디월트 BL2 전동기가 개발되면서 브러시모터의 피크토크 신화는 이제 죽은 지 오래다.
전동공구의 경우 앞서 언급된것과 같이 내구도 이슈가 있으므로 인로터 타입을 사용하게 된다.
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BLDC 공구의 시작선을 그어낸 히타치의 BLDC 전동기. 히타치 중공업이 기존 철도나 자동차용 전동기를 만드는 기술이 그대로 들어간 것을 알 수 있는데, 가장 눈여겨 볼 점이 권선의 UWV 말고 XYZ 까지 뽑아냈다는 점. 중성점 제어를 외부 컨트롤러가 할 수 있도록 한 것이다.
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BLDC 공구의 열풍을 불러온 마끼다의 BLDC 전동기. 스타 타입의 간소화된 배선과 PCB 일체형 권선 및 컨트롤러 일체형 스로틀 트리거 등 많은 부분에서 현대 BLDC 공구의 근간 디자인이 확립된 시기의 제품이다. 나중에가선 상당수 공구가 같은 모터를 쓰는데다가 발전이 없어서 우려먹기 한다 그런이야기 뿐이지만, 여튼 대중화에 큰 공언을 했다는 것 정도는 기억해주도록 하자.
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BLDC 공구 고출력화의 최선두에 서 있던 밀워키 사의 powerstate™ BLDC 전동기. 이 때 부터 동력을 얻는 자석을 내부에 매입하는 IPM 로터 구조를 사용하여 자기 토크와 릴럭턴스 토크를 동시에 끌어내 최대 전동기 연속 출력이 700W대를 넘어갔다. 이 때 부터 손안에 들어오는 전동공구가 SDS-hex 비트를 끼우더니 치즐링을 하거나 아니면 20mm 두께의 초고강도 콘크리트를 뚫는 일들이 가능해졌다.
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2017년 2분기 기준 18V 충전지를 사용한 BLDC 전동공구의 전동기중 가장 높은 출력을 자랑하는 디월트 사의 BL2 BLDC 전동기로 연속 최대 출력은 860W 에 달한다. 권선전류만 해도 50A 대에 달하며 무지막지한 광대역 토크는 덤. 고속운전 특성도 꽤 우수하며 높은 위치정밀도를 가져 급격한 부하 변동시에도 빠른 리스폰스를 자랑한다.
정말 극적으로 높은 리스폰스를 요구하는 경우 브러시 타입을 이용하기도 하지만 그런 정도가 아니라면 보통은 브러시리스 방식을 사용해 높은 신뢰도와 출력을 확보하게 된다. 특히 서보전동기의 경우 특정 위치에서 고정되기 위한 정지 토크 역시 중요하기 때문에 권선이 밖에 고정되어있어 수냉 등 다른 방법으로 냉각하기 편한 인로터 타입을 사용하게 된다
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많은 산업현장에서 사용되는 미쯔비시의 서보전동기가 그러한데, 수십 kW 에 달하는 높은 출력과 50~300kg.mf 까지 올라가는 무지막지한 토크 그리고 높은 해상도의 서보앰프와 정밀제어 능력으로 거의 한국 FA 시장에서의 표준이라 할 수 있는 제품군이다.
특성에 따라 다른데, 고 rpm 을 요구하는 진공청소기[7], 에어컨 컴프레셔엔 IPM 방식 인로터 전동기가 사용되며 고토크 저 rpm 운전이 요구되는 경우엔 아웃로터 방식의 전동기가 이용된다.
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가장 대표적으로 세탁기가 있는데, 특히 엘지의 세탁기들이 드럼세탁기의 구동을 전부 BLDC 방식으로 바꾸면서 세탁기 분야 최대의 혁명이 일어났다. 매우 높은 토크와 정밀한 속도제어를 통해 드럼세탁기가 가장 수혜를 많이 받았으며 일반형 세탁기들도 BLDC 전동기가 탑제되면서 유도전동기 특유의 우우웅 하는 소음에서 벗어남과 동시에 세탁판 회전용 유성기어가 삭제되는 등 내구도 면에서도 긍정적인 변화가 일어났다. 기존 드럼세탁기들은 속도제어를 통해 위상제어를 통한 브러시 모터 혹은 유도전동기의 가변속 제어를 통해 세탁통의 회전속도를 제어했는데, 이게 리스폰스가 그다지 높지도 않고 위상제어이기 때문에 전력망에 많은 고조파를 유입시키는 등 이슈가 있었지만 브러시리스 방식으로 바뀌면서 드럼의 위치를 모터 포지션을 통해 바로 알 수 있게 되어 정밀한 속도 및 위치제어가 가능하게 되었다.
몇몇 헤어 드라이기도 브러시리스 모터를 쓰기도 한다. 대표적으로 JMW사의 헤어 드라이어가 있다. 기존 드라이어에 비해 풍량이 매우 높고 소비전력이랑 소음이 낮은 장점이 있다.
컴퓨터에도 많은데 일단 하드디스크의 플래터 구동모터가 브러시리스이며 본체 곳곳에 있는 냉각팬들 역시 브러시리스 모터와 일체형인 날개를 돌린다.
브러시리스 모터는 그 특성상 작은 크기에서 높은 토크밀도와 높은 출력밀도를 달성할 수 있어 크기에 민감하지만 높은 출력을 요구하는 경우에도 많이 이용된다. 대표적으로 전기자동차와 전기 기관차인데, 전기 자동차의 경우 일부 경우를 제외하면 엔진룸에 모터를 집어넣는 경우가 대부분이기 때문에 모터의 체적에 민감하므로 브러시리스 전동기를 사용하게 된다. 또한 전기기관차의 경우에도 높은 출력밀도를 달성해야 하므로 Bombardier MITRAC 3000 플렛폼 시리즈의 경우 1000kg.mf 에 개당 3000kW 이상의 출력을 자랑하는 동기전동기를 견인전동기로 사용한다. 그 외에도 세그웨이나 전동 킥보드 등 각종 원동기장치의 경우에도 높은 출력밀도와 토크 및 높은 신뢰도가 필요하므로 기어 없이 높은 토크를 얻을 수 있는 브러시리스 동기전동기를 이용하게 된다.
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봄바르디에의 견인전동기는 브러시리스 동기 전동기로서 극적인 토크와 고속 운전 성능을 가진다.
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RIMAC 사의 브러시리스 모터는 개당 600kW 의 피크 출력과 300kW 의 출력을 성인 머리보다 작은 크기의 체적에서 구현했다. 이를 장착한 concept one 과 concept s 는 시스템 총출력이 1300hp 를 상회한다.
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거의 모든 세그웨이나 전동킥보드는 바퀴의 허브에 브러시리스 전동기를 사용해 구동력을 제공한다. 이 경우엔 특별하게 허브 모터라고도 부르는데, 전기 자전거의 경우에도 이러한 허브 모터를 사용해 125cc 오토바이보다 높은 20kW 의 출력을 뽑기도 한다. 각 바퀴에 10kW 모터를 달면 AWD 까지 된다.
높은 신뢰도와 위치 정밀도, 그리고 유지보수를 최소화 하며 구조적으로 강인한 구조를 요구하는 엘리베이터의 전동기로도 당연히 브러시리스 전동기는 최고의 선택지다. 과거 엘리베이터들이 높은 출력을 요해서 브러시 전동기 혹은 유도전동기를 사용했다면, 이제 그 특징을 그대로 이어간 브러시리스 동기전동기가 뒤를 이어가는 중이다. 특히 브러시리스 동기전동기는 매우 높은 토크를 가지므로 별도의 변속기 없이 바로 엘리베이터 카를 끌어올릴 수 있어 기계적인 신뢰성 역시 아주 높다.
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코네 사의 ECODISC 는 브러시리스 동기 전동기 타입의 견인전동기를 사용한 대표적인 엘리베이터 솔루션이다.
'''좌측은 RC헬기용, 우측은 RC비행기용 브러시리스 모터'''
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'''지멘스의 서보모터는 인러너 타입의 BLDC전동기이다.'''
Brushless DC electric motor(BLDC moters, BL moters)
1. 개요
동기전동기의 일종으로 DC 전동기와 비슷한 출력 특성을 가지도록 설계된 모터이다. 용어 자체로만 보면 AC 전동기도 권선형 유도전동기를 제외하면 브러시가 없으니까 브러시리스이긴 한데[1], 보통의 경우 브러시리스 전동기라고 하면 다음의 특성을 가지는 것으로 전제를 깔고 생각하게 된다.
- 외부에서의 드라이버를 반드시 사용해야한다.
- 역기전력이 동기전동기처럼 깔끔하게 나오지 않는 경향이 있다.
- 회전자의 위치를 정밀하게 판독하기 위한 센서가 모터에 장착된다. [2]
통돌이라는 말은 영어의 Outrunner를 순수 한국식으로 해석한 것으로[3], 이 모터는 일반 깡통모터(CanMoter 또는 InRunner Motor)와는 다르게 캔 속의 코일은 고정되어 있고, 캔 자체가 돌아간다. 그리하여, 통돌이 모터라고 부른다.
RC 분야에선 일반 브러시 모터의 단점인 무게대비 출력이 낮다는 것과 브러시 소모 문제를 개선하기 위해 나왔다.[4]
kV 값에 따라 다르긴 한데, 일반적인 인러터 타입의 브러시리스 전동기는 고rpm 정토크 운전이 가능하며 분진이나 외부 이물질에 대한 내구도가 좋아 rc 보트나 아니면 전동공구에 사용되는 경향이 크며 통돌이 모터는 러너가 밖에있어 토크가 큰 편이라 고토크 저 rpm 운전에 용이해 RC 비행기 또는 RC 헬기나 다이렉트 드라이브 타입의 세탁기 및 5축 CNC 공작기구의 4축이나 5축에 쓰인다.
2. 원리
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간단한 형태의 브러시리스 모터 내부 구조. 스타 형태의 배선을 가지고 있으며 매우 높은 출력이 요구될 경우 델타 형태의 배선을 사용하기도 한다.
브러시리스 모터는 영구 자석으로 된 회전자와 권선으로 되어 있는 스테이터 폴들로 이루어져있다.
영구자석 회전자와 전류가 인가된 권선으로부터 생성되는 자기장 사이의 관계에 의해 전기 에너지는 회전자를 회전시킴으로써 기계적인 에너지로 변환된다.
그림 왼쪽에는 간단한 형태의 브러시리스 모터의 내부를 나타내고 있으며, 오른쪽은 고정자의 전기적인 구성을 나타내고 있다.
이 때 매우 중요한 점이, 권선에 흐르는 전류는 정밀하게 측정된 회전자의 위치에 맞추어 드라이버에서 변조된 전류가 흐르게 되는 점이다. 일반적인 AC 동기전동기는 외부 자계의 위상속도가 일정하게 그냥 돌아가지만, BLDC 의 경우 모터드라이버에서 정확하게 계산된 us 단위로 PWM 되어 들어가는 정밀한 파형이 인가된다. 이를 통해 높은 가속성능, 강력하며 일정한 토크 응답성, 정밀한 위치제어가 가능해진다.
3. 브러시드 모터와의 차이점
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사진출처
전자 부품 세계에서 "브러시"(brush)는 움직이는 부품에 지속적으로 전기를 공급하기 위한 접점을 말한다. 일반 DC모터(브러시드)를 뜯어보면 전자석으로 구성된 회전자쪽에 전기를 계속 공급하기 위해 마치 양손으로 축을 떠받들듯이 생긴 접점이 존재하는데 그 부품이 브러시이다. 브러시리스 모터는 이걸 뒤집어서 영구자석쪽이 회전자를 담당하기 때문에 브러시가 없이도 전자석에 전기를 계속 공급할 수 있는 것이다. 따라서 접점이 일으키는 마찰력으로 인한 동력 손실 및 마찰 자체로 인한 내구도 문제가 없는 장점도 가지고 있다. 비슷한 이유로 소음도 더 적다.
그렇다면 모든 모터를 다 브러시리스로 만들면 될텐데 기존 브러시드 모터는 도대체 왜 존재하는가. 브러시리스 모터는 브러시드 모터에서 회전자가 브러시와 접촉하면서 자동으로 발생하는 극성 전환 과정이 없기 때문에 직류전원을 넣는 것만으로는 회전하지 않는다(교류로는 가능). 결국 직류전원을 사용해서 회전을 시키려면 내장이든 외장이든 컨트롤러가 필요하다.[5] 즉, 브러시드는 컨트롤러로 커버하지 못하는 영역이 있어 살아남은 것.
브러시리스 전동기가 대응하지 못 할 정도의 빠른 반응을 요구하는 경우, 부하의 토크 리플이 매우 크거나 속도제어의 변화폭이 매우 클 경우 브러시리스에 비해 제어가 간편하며 더 높은 응답성을 제공하는 브러시 전동기를 이용하기도 한다. ATM 등 고신뢰성에 단순한 매커니즘을 요하는 경우에도 브러시 전동기를 쓰기도 하는데, maxon motor 같은 곳에서 파는 개당 10만원이 넘는 가격의 브러시 모터가 이런데 쓰라고 있는 것이다. 그러나 브러시드 모터는 작정하고 싸게 만들려면 싸게 만들 수 있는 것이 최대 강점으로, 컨트롤러 값이 생산비용에 포함될 수 밖에 없는 브러시리스 모터는 이 점에서 한계가 있다.
그러나 당장 구매하기에는 쌀 수 있어도, 내구성이 발목을 잡아 오히려 유지보수 비용이 더 클 수도 있다는 점도 감안해야 할 뿐더러, 전자제어 기술은 날로 발전하고 있고 가격도 내려가면서 브러시리스 모터의 약점이었던 초기비용 문제는 갈수록 완화되는 중. 이것이 2010년대 이후 일반인들이 즐기는 취미 생활 방면에도 부쩍 브러시리스 모터가 늘어난 이유라고 할 수 있다. 특히 드론처럼 효율을 극대화해야 하는 장비에서는 매우 널리 사용되고 있다.
4. 사용처
엄청나게 많다. 특히 제어를 위해서 별도의 드라이브가 필요하다는점을 역으로 활용해서 일반 교류전동기나 브러시드 모터가 못하는 정밀한 구동력이 필요한 분야[6]에도 많이 쓰인다.
4.1. 전동공구
높은 토크 응답성을 요구하는 전동공구 분야는 RC 에서의 BLDC 가 도입됨과 거의 동시에 진행되었다. 어디에서 먼저 도입했냐를 기준으로 치면 히타치인데, 히타치 중공업에서 사용하는 모터 기술을 기반으로 먼저 무선공구쪽에 BLDC 전동기를 도입, 이후에 유선분야까지도 BLDC 전동기를 사용중이며 2017년 2분기 현제까지도 유선전동공구 분야에선 유일하게 BLDC 방식의 제품을 만들어내고 있다.
이후 일본 마끼다 사에서 BLDC 방식의 제품을 만들면서 히타치에 비해 하늘을 찌를 인지도로 전 세계 시장을 BLDC 로 이끌어갔으며 이에 따라 독일 보쉬와 미국 디월트, 밀워키에서도 BLDC 방식의 전동기를 사용하는 제품을 만들어내고 있다. 특히 후발 주자로 시작한 미국 디월트와 밀워키의 경우 어지간한 유선 전동공구보다 높은 700~860W 수준의 순 전동기 출력을 최대 rpm 에서 뽑을 수 있어 무선공구의 보급 확대에 많은 기여를 했다. 솔직히 그 전까진 마부치의 브러시모터가 더 강력하다는 인식이 공구 업체에서 만연했지만 디월트 BL2 전동기가 개발되면서 브러시모터의 피크토크 신화는 이제 죽은 지 오래다.
전동공구의 경우 앞서 언급된것과 같이 내구도 이슈가 있으므로 인로터 타입을 사용하게 된다.
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BLDC 공구의 시작선을 그어낸 히타치의 BLDC 전동기. 히타치 중공업이 기존 철도나 자동차용 전동기를 만드는 기술이 그대로 들어간 것을 알 수 있는데, 가장 눈여겨 볼 점이 권선의 UWV 말고 XYZ 까지 뽑아냈다는 점. 중성점 제어를 외부 컨트롤러가 할 수 있도록 한 것이다.
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BLDC 공구의 열풍을 불러온 마끼다의 BLDC 전동기. 스타 타입의 간소화된 배선과 PCB 일체형 권선 및 컨트롤러 일체형 스로틀 트리거 등 많은 부분에서 현대 BLDC 공구의 근간 디자인이 확립된 시기의 제품이다. 나중에가선 상당수 공구가 같은 모터를 쓰는데다가 발전이 없어서 우려먹기 한다 그런이야기 뿐이지만, 여튼 대중화에 큰 공언을 했다는 것 정도는 기억해주도록 하자.
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BLDC 공구 고출력화의 최선두에 서 있던 밀워키 사의 powerstate™ BLDC 전동기. 이 때 부터 동력을 얻는 자석을 내부에 매입하는 IPM 로터 구조를 사용하여 자기 토크와 릴럭턴스 토크를 동시에 끌어내 최대 전동기 연속 출력이 700W대를 넘어갔다. 이 때 부터 손안에 들어오는 전동공구가 SDS-hex 비트를 끼우더니 치즐링을 하거나 아니면 20mm 두께의 초고강도 콘크리트를 뚫는 일들이 가능해졌다.
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2017년 2분기 기준 18V 충전지를 사용한 BLDC 전동공구의 전동기중 가장 높은 출력을 자랑하는 디월트 사의 BL2 BLDC 전동기로 연속 최대 출력은 860W 에 달한다. 권선전류만 해도 50A 대에 달하며 무지막지한 광대역 토크는 덤. 고속운전 특성도 꽤 우수하며 높은 위치정밀도를 가져 급격한 부하 변동시에도 빠른 리스폰스를 자랑한다.
4.2. 서보전동기
정말 극적으로 높은 리스폰스를 요구하는 경우 브러시 타입을 이용하기도 하지만 그런 정도가 아니라면 보통은 브러시리스 방식을 사용해 높은 신뢰도와 출력을 확보하게 된다. 특히 서보전동기의 경우 특정 위치에서 고정되기 위한 정지 토크 역시 중요하기 때문에 권선이 밖에 고정되어있어 수냉 등 다른 방법으로 냉각하기 편한 인로터 타입을 사용하게 된다
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많은 산업현장에서 사용되는 미쯔비시의 서보전동기가 그러한데, 수십 kW 에 달하는 높은 출력과 50~300kg.mf 까지 올라가는 무지막지한 토크 그리고 높은 해상도의 서보앰프와 정밀제어 능력으로 거의 한국 FA 시장에서의 표준이라 할 수 있는 제품군이다.
4.3. 가전제품
특성에 따라 다른데, 고 rpm 을 요구하는 진공청소기[7], 에어컨 컴프레셔엔 IPM 방식 인로터 전동기가 사용되며 고토크 저 rpm 운전이 요구되는 경우엔 아웃로터 방식의 전동기가 이용된다.
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가장 대표적으로 세탁기가 있는데, 특히 엘지의 세탁기들이 드럼세탁기의 구동을 전부 BLDC 방식으로 바꾸면서 세탁기 분야 최대의 혁명이 일어났다. 매우 높은 토크와 정밀한 속도제어를 통해 드럼세탁기가 가장 수혜를 많이 받았으며 일반형 세탁기들도 BLDC 전동기가 탑제되면서 유도전동기 특유의 우우웅 하는 소음에서 벗어남과 동시에 세탁판 회전용 유성기어가 삭제되는 등 내구도 면에서도 긍정적인 변화가 일어났다. 기존 드럼세탁기들은 속도제어를 통해 위상제어를 통한 브러시 모터 혹은 유도전동기의 가변속 제어를 통해 세탁통의 회전속도를 제어했는데, 이게 리스폰스가 그다지 높지도 않고 위상제어이기 때문에 전력망에 많은 고조파를 유입시키는 등 이슈가 있었지만 브러시리스 방식으로 바뀌면서 드럼의 위치를 모터 포지션을 통해 바로 알 수 있게 되어 정밀한 속도 및 위치제어가 가능하게 되었다.
몇몇 헤어 드라이기도 브러시리스 모터를 쓰기도 한다. 대표적으로 JMW사의 헤어 드라이어가 있다. 기존 드라이어에 비해 풍량이 매우 높고 소비전력이랑 소음이 낮은 장점이 있다.
컴퓨터에도 많은데 일단 하드디스크의 플래터 구동모터가 브러시리스이며 본체 곳곳에 있는 냉각팬들 역시 브러시리스 모터와 일체형인 날개를 돌린다.
4.4. 전기자동차 및 전기기관차와 각종 원동기장치
브러시리스 모터는 그 특성상 작은 크기에서 높은 토크밀도와 높은 출력밀도를 달성할 수 있어 크기에 민감하지만 높은 출력을 요구하는 경우에도 많이 이용된다. 대표적으로 전기자동차와 전기 기관차인데, 전기 자동차의 경우 일부 경우를 제외하면 엔진룸에 모터를 집어넣는 경우가 대부분이기 때문에 모터의 체적에 민감하므로 브러시리스 전동기를 사용하게 된다. 또한 전기기관차의 경우에도 높은 출력밀도를 달성해야 하므로 Bombardier MITRAC 3000 플렛폼 시리즈의 경우 1000kg.mf 에 개당 3000kW 이상의 출력을 자랑하는 동기전동기를 견인전동기로 사용한다. 그 외에도 세그웨이나 전동 킥보드 등 각종 원동기장치의 경우에도 높은 출력밀도와 토크 및 높은 신뢰도가 필요하므로 기어 없이 높은 토크를 얻을 수 있는 브러시리스 동기전동기를 이용하게 된다.
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봄바르디에의 견인전동기는 브러시리스 동기 전동기로서 극적인 토크와 고속 운전 성능을 가진다.
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RIMAC 사의 브러시리스 모터는 개당 600kW 의 피크 출력과 300kW 의 출력을 성인 머리보다 작은 크기의 체적에서 구현했다. 이를 장착한 concept one 과 concept s 는 시스템 총출력이 1300hp 를 상회한다.
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거의 모든 세그웨이나 전동킥보드는 바퀴의 허브에 브러시리스 전동기를 사용해 구동력을 제공한다. 이 경우엔 특별하게 허브 모터라고도 부르는데, 전기 자전거의 경우에도 이러한 허브 모터를 사용해 125cc 오토바이보다 높은 20kW 의 출력을 뽑기도 한다. 각 바퀴에 10kW 모터를 달면 AWD 까지 된다.
4.5. 엘리베이터
높은 신뢰도와 위치 정밀도, 그리고 유지보수를 최소화 하며 구조적으로 강인한 구조를 요구하는 엘리베이터의 전동기로도 당연히 브러시리스 전동기는 최고의 선택지다. 과거 엘리베이터들이 높은 출력을 요해서 브러시 전동기 혹은 유도전동기를 사용했다면, 이제 그 특징을 그대로 이어간 브러시리스 동기전동기가 뒤를 이어가는 중이다. 특히 브러시리스 동기전동기는 매우 높은 토크를 가지므로 별도의 변속기 없이 바로 엘리베이터 카를 끌어올릴 수 있어 기계적인 신뢰성 역시 아주 높다.
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코네 사의 ECODISC 는 브러시리스 동기 전동기 타입의 견인전동기를 사용한 대표적인 엘리베이터 솔루션이다.
[1] 따라서 보통은 AC전동기의 경우에는 별도로 브러시리스라고 표기하는 경우를 보기 힘들다. 그래서 브러시리스라고 하면 보통 브러시리스 DC모터라고 들을수 있는 이유다.[2] 단 요즘은 회전자의 역기전력을 통해 회전자의 위치를 추정하는 방식에 더해 공간백터제어라고 하여 위상전압과 위상전류, 회전자 전압과 회전자 전류(이쪽은 유도전동기 한정)를 분리해 제어하므로 회전자 위치센서를 달지 않는경우도 있으며 아예 염가형 컨셉으로 센서가 없는 버전의 모터도 있고 이를 위한 드라이버도 있다.[3] 물론 Inrunner도 있다. 일반 브러시 모터와 외관이 비슷하며 RC카에 자주 쓰인다. 하지만 치명적인 단점이 발열이 극심하단것!![4] 기어를 쓰지 않기 위해 했다는 건 사실 1V당 RPM 수치인 Kv를 엄청 낮게 해서 토크를 높게 하면 감속 기어 없이 쓸 수 있지 않을까?라는 발상으로 BLDC를 도입한 것이다. 그런데 그리 효율적이지 못해 일부 RC 항공기에서만 기어 없이 쓰이고 RC카에는 여전히 기어가 들어간다.[5] 변속기 또는 ESC라고 불린다.[6] 엘리베이터,가전제품 등등[7] 보통의 진공청소기는 브러쉬가 있는 모터를 사용한다. 청소기를 끌때 나는 특유의 소리는 이 때문이다.