ブラシレスDCモータとは

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2020年3月30日

モータにはさまざまな種類がありますが、一部の特殊な種類を除き、基本的には磁石のN極とS極の磁力(引き合う力や反発し合う力)と、電流を流すことで発生する磁界を利用して、モータの軸(回転子軸)を回す原理になっています。

このうち、直流電源を利用して軸を回すモータをDCモータ(直流モータ)と呼び、大きく「ブラシ付き」と「ブラシレス(BLDC)」に分かれます。

では、ブラシとは何でしょうか?
ブラシは、整流子と組み合わせて使うDCモータの部品であり、DCモータが回転を続けるための仕組みの一つです。つまり整流子とブラシを備えているDCモータを「ブラシ付きDCモータ」、整流子とブラシのかわりに電子回路を用いるDCモータが「ブラシレスDCモータ(BLDC)」です。

ブラシ付きDCモータとブラシレスDCモータの違い

DCモータの軸が一定方向に回り続けるには、軸(回転子)が半回転するたびに電流の向きを反転させる仕組みが必要となります。そこでブラシ付きDCモータでは、整流子とブラシを使って機械的に切り替える仕組みになっています。

ただ、この仕組みでは、整流子とブラシが接触した状態で軸が回ることになるため、長時間の回転により整流子とブラシは摩擦で劣化してしまいます。つまり消耗部品であり、定期的なメンテナンスが必要になります。また、常に接触していることで、ブラシから電気ノイズや騒音が発生するという問題もあります。

そこでブラシレスDCモータでは、軸の回転状態を感知する電子回路を組み込むことで、整流子とブラシをなくし、定期的なメンテナンスを不要にし、電気ノイズや騒音も減らしています。

ブラシ付きDCモータの動作原理

ブラシ付きモータでは、回転子にコイルが使われます。回転子が回転すると、ブラシと接する整流子が切り替わります。これにより電流が流れるコイルが切り替わります。
こうしてタイミングよく電流の向きを切り替えることで、回転子が回り続けることになります。

ブラシレスDCモータの動作原理

ブラシレスDCモータは、永久磁石を回転子としており、整流子とブラシが必要ありません。回転子の磁極位置を検出して電流を流すコイルを切り替えることで回転子が回転します。そのため、ブラシレスモータは駆動回路(ドライバ)が必要です。また、軸の回転位置の検出にはホールセンサなどの磁気センサが使われます(センサを使わないセンサレスという方式もあります)。

ホールセンサは、ホール効果と呼ばれる現象を利用して磁界の強さを判別します。それを電気信号に変えることで、永久磁石の位置(N極かS極か)を検知し、電流を流すコイルを切り替えることでモータ軸を回転させます。

ブラシ付きDCモータとブラシレスDCモータの特徴

ブラシ付きDCモータとブラシレスDCモータにはそれぞれ次のような特徴があります

ブラシ付きDCモータの特徴


長所


  • 速度制御しない場合は駆動電子回路が不要
  • 制御しやすい、扱いやすい
短所


  • ブラシと整流子は消耗するためメンテナンスが必要
  • ブラシから電気ノイズや騒音が発生する

ブラシレスDCモータの特徴


長所


  • 整流子とブラシの接触がないため長寿命
  • 高速回転が可能
  • 追従性、応答性が良い
短所


  • 駆動回路が必要
  • 全体のコストが高くなりやすい

ブラシレスDCモータの種類

ブラシレスDCモータは、アウターロータ方式とインターロータ方式の2種類に大きく分かれます。

アウターロータ方式

内側にコイルを、外側に永久磁石を配置し、外側の永久磁石を回転させる方式です。安定した回転が実現します。

インナーロータ方式

内側に永久磁石を、外側にコイルを配置し、内側の永久磁石が回転する方式です。ブラシ付きモータと同じようにきめ細かな制御ができます。

ブラシレスDCモータの用途

小型で高出力、低振動かつ低騒音、長寿命といった特徴を備えたブラシレスDC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、さまざまな用途に使われています。

  • 空調機器
  • 住宅設備
  • 給湯器、バーナーユニット
  • 自動販売機
  • 冷凍・冷蔵ショーケース
  • 金融端末(ATM)、釣銭機、両替機、券売機
  • クリーンルーム
  • 光学製品
  • プリンタ
  • 複写機
  • 健康機器
  • 商用機器

ブラシレスDCモータでお客様の課題を解決

ASPINAのブラシレスDCモータは、モータ単体だけでなく、駆動・制御系から機構設計までを含んだシステム部品としてご提供しています。試作から量産、アフターサポートまで一貫して対応しています。
さまざまな業界、用途、お客様製品に求められる機能や性能、お客様の生産体制に合わせて、最適なご提案をいたします。

具体的なご要望や要求仕様のあるお客様だけでなく、次のようなお困りごとの段階でもお声掛けをいただき、開発から量産まで対応しています。


どんなモータが必要か、分からない


  • 「新製品の開発が初期段階であり、具体的な仕様や設計図まで作りこんでいない。しかし開発を今後スピーディに進めるためモータについてのアドバイスが欲しい」
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モータとその周辺部分をまとめて設計するのが難しい


  • 「当社のリソースは商品企画やコア技術の開発・設計に投入したい。それ以外のモータとその周辺部分の設計・開発をまとめて行ってくれる会社がないか」
  • 「モータを変更すると他の機構部品の設計も変更せねばならず、工数と時間がかかりそう」
用途に合った既製品が見つからない


  • 「自社製品に合ったモータのカスタム品が欲しいが、取り引きしているモータメーカーに断られた」
  • 「モータをきめ細かく制御したいが、既製品モータでは対応できないので、あきらめるしかないのか」

ぜひ、お気軽にご相談ください。

用語集、FAQへのリンク

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