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ブラシ付き・ブラシレスDCモーターの基礎と応用:構造・原理・使い分け

自動車がどのように動いているか、その魔法の正体を知りたくはありませんか?実はその魔法こそがモーターです。モーターとは何か、どのような力で自動車のようなものを動かせるのか。この記事で答えが見つかります。

モーターとは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電磁デバイスです。回路図ではM(旧規格D)で表されます。主な機能は駆動トルクを生成し、電気機関車、路面電車、テープレコーダー、カミソリ、電動玩具など様々な電気機器や機械の動力源となることです。

電源タイプによる分類:DCモーターとACモーター

DCモーターは、直流電気エネルギーを機械エネルギーに変換するモーターです。前述の自動車はDCモーターを使用しています。

ACモーターは、交流電気エネルギーを機械エネルギーに変換するモーターです。洗濯機、冷蔵庫、エアコン、レンジフード、扇風機などの家電製品に広く使用されています。

DCモーターは、構造と動作原理によりブラシレスとブラシ付きに分類できます。さらにブラシ付きモーターには、下図の「DCモーターの系譜」のように、より深い分類が存在します。

ブラシ付き・ブラシレスDCモーターの基礎と応用:構造・原理・使い分け

ブラシレスDCモーター

ブラシレスDCモーターは、従来のDCモーターの固定子と回転子を入れ替えた構造です。回転子が永久磁石で空隙磁束を生み出し、固定子が電機子で多相巻線で構成されます。構造的には永久磁石同期モーターに似ています。

ブラシレスDCモーターは主に、プリンター、ファックス、コピー機、ハードディスク、フロッピーディスクドライブ、ムービーカメラ、テープレコーダーなど、コンピューター周辺機器や電子製品に使用されています。

ブラシ付きDCモーター

ブラシモーターでは、2つのブラシ(銅ブラシまたはカーボンブラシ)が、絶縁座を用いてモーターの後部カバーに固定されることで、正負の電極を回転子の整流子に直接接続します。整流子は回転子上のコイルに接続されています。3つのコイルの極性が絶えず切り替わり、2つの固定磁石と力を形成することで、デバイスが回転します。

ブラシ付きDCモーターは、電磁式DCモーターと永久磁石式DCモーターに分類できます。

電磁式DCモーター

電磁式DCモーターには、直巻、分巻、他励、複巻の4種類があります。

永久磁石式DCモーター

永久磁石DCモーターには、希土類、フェライト、アルニコ(Al-Ni-Co)の3種類があります。その応用範囲は極めて広く、航空宇宙、防衛、工業・農業生産、日常生活のほぼすべての領域をカバーしています。

エアコン業界では、永久磁石ブラシレスDCモーターが、エアコン技術を測る主要指標の一つとなっています。

さらに詳しく知りたい方は、お気軽にお問い合わせまたはコメントをお寄せください。

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