1.ブラシレスモータとは
モータとは、電気的なエネルギを機械的な運動エネルギに変換する装置でモータを分類した一種類にブラシレスモータがあります。
モータの歴史は、19世紀初の電磁現象の発見のころからです。現在までには、直流(DC)モータ、誘導(インダクション)モータ、同期モータと数々のモータが登場してきました。
ブラシレスモータは、永久磁石型同期(Permanent Magnet Synchronous Motor : PMSM)モータとして長年の歴史がありますが、当初は始動が難しく速度可変も難しいため高価な制御機構を使った産業用途以外普及しませんでした。近年では、強力な永久磁石が開発されたこと、半導体素子を用いたインバーターによるモータ制御が容易に出来るようになり、省エネ意識の高まりや商品性の向上により、幅広い分野で近年多く使用されています。
2.ブラシレスモータの特徴
ブラシレスモータとはブラシと呼ばれる整流子が無いモータのことですので、誘導電動機・同期電動機・ステピングモータも含まれますが、直流モータでブラシ(整流子)のないモータのことを言います。
ブラシレスモータの一番の特徴は機械的な接触部分が無いブラシレスです。
直流(DC)モータ(ブラシ付きモータ)と比べると
○指令信号とフィードバック信号を常に比較しているので、低速域から高速域まで安定した速度精度 が可能
○効率がよい
○寿命が長い
○音が静か(発生するノイズが少ない)
○価格は直流(DC)モータ(ブラシ付きモータ)と比べ位置センサー(ホールIC)などの部品が増えるためコストUPとなる
○特性はDCモータなので同等
一番の特徴はフィードバック信号により制御を行っていることです。フィードバック制御を行うことで、モータの回転速度が安定します。 また位置の制御を行うことで位置決め制御も可能となります。
このように、制御回路としては直流(DC)モータ(ブラシ付きモータ)の制御に比べ複雑になりますが利点も多くなり色々な分野や用途で使われています。
3.ブラシレスモータの構造
ブラシレスモータは、特徴をDCモータに寄せたモータで,図1の比較からも分かるように整流子とブラシが無くなりました。そして代わりに、電子回路を使用して電流の方向を切り替えてモータ制御して回転させています。整流子とブラシがあると、モータ回転時にはお互いが直接接触するため摩耗が発生してメンテナンスが必要でしたが、それが無くなったことでブラシレスモータは、デメリットであった摩耗によるメンテナンスが不要なモータです。
位置センサーからの信号に応じて、軸の位置を検出してコイルに流す電流を制御するのに使用します。
4.ブラシ付きモータとの違い
モータを回転させるのは磁気の力(磁力)を使っています。
ブラシ付きモータでは固定子(磁石)が固定されていてこれと一方で反発・他方で吸引するように磁力が働くように ブラシ→整流子と電流が流れ回転します。 回転することで整流子から巻線に流れる電流が順番に変化し回転を継続します。
ブラシレスモータでは逆で回転するロータに磁石がついていて、固定子は巻線ですこの巻線にドライバーが電流を制御してモータを回転させています。
ブラシ付きモータはブラシと整流子の接触を通して巻線の電流を制御していますのでモータ線に電流を流すだけでモータは回転しますのでただ回転させるだけであればドライバーは不要で容易に使用知ることが出来ます。
ブラシレスモータは巻線電流を流すタイミングをドライバーが制御するので専用のドライバーが必要となります。
ブラシ付モータはブラシという物理的な接触部分があるのが大きな特徴であり違いです。
ブラシは使用していると擦り減って来ますので、定期的に交換が必要でその擦り減ったカスの清掃も必要です。これに対してブラシレスモータはこのような接触部分がないので、交換・メンテナンスフリーです。特に半導体の生産ラインなどクリーンルームでは一番の大敵の埃が出ないモータは大きな特徴と言えるでしょう。
5.ブラシレスモータ使用用途
小型で高出力、低振動で低騒音、寿命が長いといった特徴を備えたブラシレスモータは、空調機器(エアコン、空気清浄機など)、住宅設備、冷蔵庫、給湯器、自動販売機、複写機、プリンター、プロジェクター、商用機器、計測器、自動車、医療機器などの分野で、多種多様な用途で使われています。
〇空調機器
〇扇風機
〇掃除機
〇住宅設備
〇給湯器、バーナーユニット
〇自動販売機
〇冷凍・冷蔵ショーケース
〇金融端末(ATM)、釣銭機、両替機、券売機
〇クリーンルーム
〇光学製品
〇プリンター
〇複写機
〇健康機器
〇商用機器
〇検査・分析装置
など・など多くの分野で使われています。
運輸・運送などへの用途が増えてきています。今までは、高齢者用電動カートやゴルフカートには容易に使えた直流(DC)モータ(ブラシ付きモータ)が多く使用されてきましたが、最近では、モータ制御性がよく効率が高いブラシレスモータの採用が増えています。ブラシ付きモータより細やかなモータ制御が可能なことで、バッテリーの持続時間が伸びます。ドローンにもブラシレスモータはうってつけです。特に、マルチコプター型のドローンの場合、プロペラの回転数を変えることで姿勢を制御していますから、回転を細やかに制御できるブラシレスモータの利用が有利です。ブラスレス(DC)モータを(DC)を取ってブラシレスモータと呼ぶこともありどちらの呼び方でも同じ意味を表します。