ブラシ付き vs ブラシレスDCモーター：主要な違いを徹底比較
電動自転車や電気自動車を購入したことがあるなら、車両を駆動するモーターにはブラシ付きモーターとブラシレスモーターの2種類があることをご存知でしょう。どちらが優れているのか？選択の基準はどこにあるのか？
この記事では、ブラシ付きモーターとブラシレスモーターの違いを詳しく解説します。関連製品購入時の判断材料としてお役立てください。
動作原理の違い
構造
ブラシ付きモーターは主に固定子、回転子、ブラシで構成されます。
ブラシレスモーターは典型的なメカトロニクス製品で、モーター本体とドライバーで構成されます。
整流方式
ブラシ付きモーターは機械的整流、つまり磁極は固定でコイルが回転します。
ブラシレスモーターは電子整流を採用、つまりコイルは固定で磁極が回転します。
速度制御の違い
実際には両モーターとも電圧制御で速度を調整します。
ブラシレスDCモーターは電子整流を採用するためデジタル制御が可能です。ブラシ付きDCモーターはカーボンブラシで整流し、サイリスタなどの従来のアナログ回路で制御できるため、比較的シンプルに運用できます。
ブラシ付きモーターの速度制御プロセス
モーター電源電圧を調整します。調整された電圧と電流は整流器とブラシを通じて変換され、電極が生成する磁界強度が変化し、回転速度が変わります。このプロセスを可変電圧速度制御と呼びます。
ブラシレスモーターの速度制御プロセス
モーター電源電圧は一定に保ちます。代わりにESC（電子速度制御）の制御信号と、ハイパワーMOSFET（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）のスイッチング速度を変更します。これにより回転速度を変化させます。このプロセスを可変周波数速度制御と呼びます。
性能の違い
ブラシ付きモーターの性能
メリット：
- 大きな起動トルクでシフトがスムーズ、振動をほとんど感じない
- 構造がシンプルなため、製造・制御・メンテナンスが容易
デメリット：
- カーボンブラシが摩耗しやすく、頻繁な交換と短寿命の原因に
- 大電流運転でモーターの磁石が脱磁しやすく、モーター寿命を短縮
ブラシレスモーターの性能
メリット：
- ブラシがないため火花が発生せず、無線制御機器への干渉を大幅に低減
- ブラシがないため摩擦が小さく、モーターが摩耗しにくい
デメリット：
- 周波数変化で速度制御するため、起動・ブレーキ時にわずかな振動を感じる
- ブラシレスモーターのコントローラーが複雑
- モーターに防水対策が必要。水が内部のホール素子や電磁鋼板に入ると、これらの部品が容易に損傷する
両モーターにはそれぞれメリット・デメリットがあります。安価でブラシ交換を厭わないならブラシ付きモーター、長寿命でブラシ交換の手間を省きたいなら、やや高コストでもブラシレスモーターを選ぶのが賢明です。要は、ニーズに合わせて適切なものを選択してください。
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