ダイレクトドライブモーター：メリット、種類、動作原理

ダイレクトドライブモーターの利点 - それは何か、どう動くか

現代機械において、ダイレクトドライブモーターは回転形とリニア形があり、負荷がギアボックス、ベルト、プーリーシステムなどの機械伝達要素なしでモーターに直接接続されます。ここでは、回転モーターとリニアモーターという2つの主要カテゴリーについて説明します。

トルクモーター：回転モーターの一種

回転ダイレクトドライブモーターの利点は、ストール状態でも低速で高トルクを発生できる点であり、そのためトルクモーターとも呼ばれます。設計面では、トルクモーターは通常ブラシレス永久磁石同期モーターです。通常フレームレス設計で、ハウジング、ベアリング、フィードバックデバイスを持ちません。

パンケーキモーター

回転ダイレクトドライブモーターのもう一つのタイプはパンケーキモーターです。上記のトルクモーターとは異なり、パンケーキモーターはアーマチュア巻線が絶縁性・非磁性材料のセットに印刷されたブラシ付きDCモーターです。

アーマチュアセットは2組のステータグループの間に位置し、永久磁石がN極とS極に交互に配置されています。同時に磁束はモーターの長手方向に流れ、電流は半径方向に流れ、モーター軸周りにトルクを生み出します。パンケーキモーターとトルクモーターは異なる産業分野で使用されます。両者とも回転モーターのカテゴリーに属しますが、本質的に異なります。トルクモーターはテープレコーダーなどで広く使用され、ホイール巻き取り機構と連携して滑らかな動作を実現します。

その他のバリエーション

もう一つのタイプはリニアダイレクトドライブモーターで、工作機械分野では通常リニアモーターと呼ばれます。このカテゴリーには、巻線に関連するフレーム組立構造により、アイアンレスタイプとアイアンコアタイプが含まれます。

アイアンレスコアリニアダイレクトドライブモーターでは、エポキシ樹脂に埋め込まれた巻線で構成される一次部（フォーサー）があります。アイアンコアタイプでは、巻線が鉄積層スタックに設置されます。

フラットリニアDDモーター

リニアモーターには、フラット構造とチューブラ構造というもう一つの区別があります。アイアンレスフラットリニアモーターでは、一次フォーサー（コイルがアルミニウムプレートに搭載）とフラット磁石があります。これらのモーターは優れた速度制御性を持ちますが、他のモーターと比較して推力は小さいです。対向する2つの磁気トラックを用いてより良い磁気効果を得てディスク効果を実現する、アイアンレスモーターの別構成もあります。第2の一次コンポーネント（フォーサー）がトラック間を走行します。したがって、これらのモーターはコギングがなく、非常に敏捷な加減速比を実現できます。

フラットアイアンコアリニアモーターには、スロット付きとスロットレスの2タイプがあります。実用性とコストの面からスロット付きアイアンコアタイプが市場でより一般的です。スロット付きアイアンコアリニアモーターの第2部はバックアイアンプレートとアイアンティースセットで構成され、コイルがアイアンティースに密に巻かれて磁気逆効果を防ぎます。最大の推力性能を持ちますが、大きなコギング効果を生じる可能性があります。

一方、リニアDDモーターのスロットレス設計は、アイアンレスと従来のスロット付きアイアンコア構造を統合した構造と見なされます。鉄積層なしで巻かれたコイルをバックアイアンプレートに設置します。第2部は通常アルミニウムハウジングに収められます。スロット付きアイアンコアタイプと比較して、これらのモーターはコギングと慣性が低減されています。

チューブラ設計：飛躍的な進化

磁石を円筒形チューブに内蔵し、その周囲の推力ブロックに巻線を配置した構造のバリエーションもあります。フラットリニアモーターと同様に、チューブラリニアモーターの第2部もアイアンコアあり/なしで製作可能です。チューブラリニアモーターの主利点は、精密な対称設計により全磁束を推力生成に利用できる点です。この特長により、組立ラインのサーボロボットアームに最適で、最高の組立・分解能力を発揮します。

共通の利点と幅広い応用

DDモーターの設計利点は、バックラッシュを引き起こし位置決め精度を低下させる機械部品を排除し、高い繰り返し精度を実現することです。リニア・回転いずれの形式でも、DDモーターは産業分野で広く使用されていますが、ロボット部品、工作機械、防衛製品など、家庭用品の製造には用いられません。