本章で取り上げる項目は以下のとおりです。
速度精度／滑らかさ／寿命と保守性／粉塵発生／効率／発熱／振動と騒音／排気対策／使用環境
1. ジャイロ安定性と精度
モーターを一定速度で駆動する場合、高速では慣性によって一定の速度を維持するが、低速ではモーターのコア形状によって速度が変化する。
スロット付きブラシレスモーターの場合、スロット付き歯とローター磁石間の吸引力は低速で脈動します。しかし、当社のブラシレススロットレスモーターの場合、ステーターコアと磁石間の距離が円周上で一定であるため（つまり、磁気抵抗が円周上で一定であるため）、低電圧でもリップルが発生する可能性は低いです。
2. 寿命、保守性、粉塵発生
ブラシ付きモーターとブラシレスモーターを比較する際に最も重要な要素は、寿命、メンテナンス性、および粉塵の発生です。ブラシ付きモーターは回転時にブラシと整流子が接触するため、摩擦によって接触部分が必然的に摩耗します。
その結果、モーター全体を交換する必要があり、摩耗粉塵が問題となります。ブラシレスモーターは、その名の通りブラシがないため、ブラシ付きモーターよりも寿命が長く、メンテナンスが容易で、粉塵の発生も少なくなります。
3. 振動と騒音
ブラシ付きモーターは、ブラシと整流子の摩擦により振動と騒音を発生しますが、ブラシレスモーターは発生しません。スロット付きブラシレスモーターは、スロットトルクにより振動と騒音を発生しますが、スロット付きモーターや中空カップモーターは発生しません。
ローターの回転軸が重心からずれている状態をアンバランスと呼びます。アンバランスなローターが回転すると、振動と騒音が発生し、モーターの回転速度が上がるにつれてそれらは増大します。
4. 効率と発熱
出力機械エネルギーと入力電気エネルギーの比率がモーターの効率です。機械エネルギーに変換されない損失のほとんどは熱エネルギーとなり、モーターを加熱します。モーターの損失には以下が含まれます。
（１）銅損（巻線抵抗による電力損失）
（２）鉄損（固定子鉄心ヒステリシス損失、渦電流損失）
（３）機械的損失（軸受およびブラシの摩擦抵抗による損失、および空気抵抗による損失：風抵抗損失）
銅損は、エナメル線を太くして巻線抵抗を低減することで抑えることができます。しかし、エナメル線を太くすると、巻線をモータに取り付けるのが難しくなります。そのため、デューティサイクル係数（導体と巻線の断面積の比）を上げることで、モータに適した巻線構造を設計する必要があります。
回転磁界の周波数が高いほど鉄損が増加し、回転速度の速い電気機械は鉄損によって多くの熱を発生する。鉄損のうち、渦電流損は積層鋼板を薄くすることで低減できる。
機械的損失に関して言えば、ブラシ付きモーターはブラシと整流子間の摩擦抵抗による機械的損失が必ず発生しますが、ブラシレスモーターには発生しません。ベアリングに関しては、ボールベアリングの摩擦係数は滑り軸受よりも低いため、モーターの効率が向上します。当社のモーターはボールベアリングを採用しています。
加熱に関する問題は、たとえアプリケーション自体に発熱制限がなくても、モーターから発生する熱によって性能が低下することである。
巻線が熱くなると、抵抗（インピーダンス）が増加して電流が流れにくくなり、トルクが低下します。さらに、モーターが熱くなると、熱による減磁によって磁石の磁力が低下します。したがって、発熱は無視できません。
サマリウムコバルト磁石は、熱による減磁がネオジム磁石よりも小さいため、モーターの温度が高い用途ではサマリウムコバルト磁石が選ばれます。
投稿日時：2023年7月21日