1. ブラシ付きDCモーター
ブラシ付きモーターでは、モーターシャフト上の整流子と呼ばれる回転スイッチによってこれが行われます。整流子は回転する円筒または円板で構成され、回転子上で複数の金属接触セグメントに分割されています。これらのセグメントは、回転子上の導体巻線に接続されています。グラファイトなどの柔らかい導体で作られたブラシと呼ばれる2つ以上の固定接点が整流子に押し付けられ、回転子の回転に応じて連続するセグメントと摺動電気接触を行います。ブラシは巻線に選択的に電流を供給します。回転子が回転すると、整流子は異なる巻線を選択し、特定の巻線に方向性のある電流が流されます。これにより、回転子の磁場は固定子とずれた状態を保ち、一方向のトルクが生成されます。
2. ブラシレスDCモーター
ブラシレスDCモーターでは、機械的な整流子接点の代わりに電子サーボシステムが採用されています。電子センサーがローターの角度を検出し、トランジスタなどの半導体スイッチを制御します。これらのスイッチは巻線に流れる電流を反転させるか、あるいは一部のモーターでは、電磁石が一方向にトルクを生成するように、適切な角度で電流を遮断します。ブラシレスモーターは摺動接点がないため、摩擦が少なく長寿命です。その動作寿命はベアリングの寿命によってのみ制限されます。
ブラシ付きDCモーターは、静止時に最大トルクを発生し、速度が上昇するにつれて直線的に減少します。ブラシ付きモーターのいくつかの制約は、ブラシレスモーターによって克服できます。例えば、高効率と機械摩耗に対する耐性などです。これらの利点は、制御電子機器の堅牢性、複雑さ、そしてコストの面で劣るという代償を伴います。
一般的なブラシレスモーターは、固定アーマチュアの周囲を回転する永久磁石を備えており、可動アーマチュアへの電流接続に伴う問題を排除します。ブラシ付きDCモーターの整流子アセンブリは電子コントローラに置き換えられ、巻線への位相を継続的に切り替えることでモーターの回転を維持します。コントローラは、整流子システムではなくソリッドステート回路を使用することで、同様のタイミング制御による電力分配を行います。
ブラシレスモーターは、ブラシ付きDCモーターに比べて、高いトルク対重量比、ワット当たりのトルクを高める効率の向上、信頼性の向上、ノイズの低減、ブラシと整流子の摩耗をなくすことによる寿命の延長、
整流子の設置面積が小さく、電磁干渉（EMI）が全体的に低減されます。ローターに巻線がないため、巻線は遠心力の影響を受けず、また巻線はハウジングに支持されているため伝導冷却が可能で、冷却のためにモーター内部に空気を流す必要がありません。つまり、モーター内部を完全に密閉し、汚れやその他の異物から保護することができます。
ブラシレスモーターの整流は、マイクロコントローラを用いたソフトウェアで実装することも、アナログ回路またはデジタル回路を用いて実装することも可能です。ブラシの代わりに電子回路を用いた整流により、ブラシ付きDCモーターでは実現できない柔軟性と機能が向上します。例えば、速度制限、低速および微動制御のためのマイクロステップ動作、静止時の保持トルクなどです。コントローラソフトウェアは、アプリケーションで使用される特定のモーターに合わせてカスタマイズできるため、整流効率が向上します。
ブラシレス モーターに適用できる最大電力は、ほぼ完全に熱によって制限されます。[引用が必要] 熱が多すぎると磁石が弱まり、巻線の絶縁が損傷します。
ブラシレスモーターは、電気を機械的動力に変換する際、ブラシ付きモーターよりも効率が優れています。これは主にブラシがないため、摩擦による機械的エネルギー損失が低減されるためです。効率の向上は、モーターの性能曲線における無負荷領域と低負荷領域で最大となります。
メーカーがブラシレス型 DC モーターを使用する環境と要件には、メンテナンスフリーの操作、高速、火花が危険である操作 (爆発の危険がある環境など) または電子的に敏感な機器に影響を及ぼす可能性がある操作が含まれます。
ブラシレスモーターの構造はステッピングモーターに似ていますが、実装と動作の違いにより、重要な違いがあります。ステッピングモーターはローターが特定の角度位置で停止することが多いのに対し、ブラシレスモーターは通常、連続回転を生み出すように設計されています。どちらのタイプのモーターにも、内部フィードバック用のローター位置センサーが搭載されている場合があります。ステッピングモーターと適切に設計されたブラシレスモーターはどちらも、回転速度が0rpmの状態で有限のトルクを維持できます。
投稿日時: 2023年3月8日
