DCブラシモーターが完全に交換されていないのはなぜですか?

ブラシレス DC モーターの誕生以来、「古い」ブラシレス モーターは衰退し始めていますが、低コストのアプリケーションでは依然として信頼できる選択肢です。

ブラシモーターの主な構造は、ステーター、ローター、ブラシであり、回転磁界を通じて回転トルクを取得し、運動エネルギーを出力します。 ブラシと整流子は常に摩擦接触しており、導電性と回転伝達の役割を果たしています。 極方向へのジャンプは、固定位置にある接点を移動させることによって実現され、その後、モーター回転子の電気接点に対して接続されます。 この固定接点は通常グラファイトでできています。 銅などの金属と比較して、黒鉛は大電流短絡時や開路・起動時に回転接点との融着や溶着がなく、接点は通常バネ式となっているため、連続的な接点圧が得られます。 ブラシレスモーターでは、交換作業はコントローラー内の制御回路（通常はホールセンサーとコントローラー、より高度な技術では磁気エンコーダー）によって完了します。 ブラシレスモーターの主な構造には、ローター、ステーター、モーターコントローラー、センサーが含まれます。 ステーターとセンサーはモーターのハウジングに固定されており、ローターはアキシャルベアリングを介してモーターの内部に接続されています。 ローターの内部には、ローターから空気を通して熱を排出するために、一群の永久磁石と軸方向のアクセス穴が取り付けられています。 ブラシレス モーターの動作中、モーター コントローラーはセンサーによって読み取られたローターからの電位信号を受信し、それに応じてローターの位置と速度を決定します。 次に、モーター コントローラーは一連の電流信号をステーターの巻線に送信し、ローターの永久磁石とステーターの巻線の間の磁界相互作用を引き起こします。 この相互作用を通じて、ブラシレス モーターは電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、対応する速度とトルクを出力することができます。

実際、2種類のモーターの制御は電圧制御ですが、ブラシレスDCは電子スイッチングを使用しているため、デジタル制御が必要であり、ブラシDCはカーボンブラシスイッチング、シリコン制御を使用しています。などの従来のアナログ回路を比較的簡単に制御できます。

ブラシ付き DC マイクロ モーターは、回転ブラシを備えた従来のモーターで、ブラシがモーター内部のローターに接続されており、ローターが回転して機械を駆動することができます。 ブラシレス モーターにはブラシがなく、ローター内に個別の磁極が配置されています。 ブラシ付きとブラシレスの速度も異なります。 ブラシ付きDCマイクロモーターの速度調整モードは、ブラシとローターの接触面の大きさを変えることでブラシの位置を変え、モーターの速度を変える方式です。 速度調整モードは柔軟性があまり高くないため、コアの摩耗や形状異常の問題が発生しやすく、システムの安定性に影響を与えます。 対照的に、ブラシレスモーターにはより多くの速度調整モードがあります。 ブラシレスモーターの制御システムでは、モーターの電流と電圧を制御することで速度調整を自動制御できます。 ブラシレスモーター内部のローターは非常に安定しているため、高精度な速度制御やトルク制御が可能です。 また、ブラシレスモーターはブラシコアの交換メンテナンスが不要なため、生産コストやメンテナンスコストを削減できます。

ブラシモーターは、多くのハイエンドモーターの中で以下の絶対的な利点を常に維持しています。

1. ローター、ステーターが 1 つ、ブラシ群が 1 つだけの構造のため、複雑な機械構造や制御回路が不要で、製造コストが比較的安価です。 一方で、現在の主流を例にとると、その技術開発には数十年の歴史があり、技術は成熟しており、研究開発サイクルも短いです。 この成熟したテクノロジーは、製造企業に安全な技術保証を提供し、保守が容易で、保守コストと故障のリスクを削減します。 生産された製品の性能も安定しており、市場での人気も高まっています。 長年の技術蓄積と実践経験を経て、最終的に、性能は比較的安定した優れたレベルに達しました。 新技術の導入と革新は常にブラシモーター産業の発展を促進し、製品の品質と効率を向上させます。

2. 応答速度が速く、始動トルクが高い。まず、ローター部分はブラシとパワーコイルで構成されます。 コイルに電流が流れると磁界が発生し、ブラシが吸引されてローターが回転します。 ブラシとコイル間の摩擦が小さいため、ローターの慣性が小さく、応答性が速くなります。 第二に、起動時の電流の流れを制御できます。 電源投入時の電流の方向と大きさを変えることでモーターの起動トルクを制御できます。 この機能と制御モードにより、非常に短時間で高トルクの始動を実現し、一部の特殊な用途のニーズを満たすことができます。

3. スムーズな操作、良好な始動とブレーキ効果。 供給電圧によって速度を調整できるため、動作速度を正確に制御してスムーズな動作を実現します。 また、慣性が比較的小さいため、速度応答性能が非常に優れており、素早い速度調整が可能です。 次に、電磁励磁方式により大きな始動トルクが得られるため、非常に短時間で素早く加速することができ、これも始動効果が良好な理由の一つです。 同時に、逆起電力によって急速なブレーキを実現することができ、ブレーキの過程で逆転や点滅などの他の一般的なモーターの問題は発生しません。 最後に、モーター ローターのブラシとモーター ドライバー間の隙間が小さいため、モーターは常に効率的な電気接続を維持できます。 これは、応答が必要なときに即座に生成できることを意味し、一部の自動化機器など、頻繁に起動と停止を必要とするアプリケーションに最適です。

4. 高い制御精度。 通常、減速機、デコーダと組み合わせて使用​​され、モーターの出力が大きくなり、制御精度が高くなります。制御精度は0.01 mmに達し、ほぼ希望する場所で可動部品を停止させることができます。 ホール センサーやエンコーダーなどの位置センサーは、モーターの速度と位置を監視するためにモーター シャフトに取り付けられています。 これらのセンサーは、モーターの実際の動作状態を非常に正確に測定し、コントローラーにフィードバック信号を提供します。 これらの信号に基づいてコントローラーをタイムリーに修正し、制御の精度と安定性を向上させることができます。

5.ブラシレス、低干渉ブラシレスモーターの採用によりブラシを取り除き、最も直接的な変化は動作中に発生する火花が無くなり、リモコン無線機への火花の干渉が大幅に軽減されます。

6.低騒音、ブラシなしのブラシレスモーターのスムーズな動作、走行摩擦が大幅に低減され、スムーズな動作、騒音が大幅に低くなり、この利点はモデルの安定性を大きくサポートします。

7.長寿命、低メンテナンスコスト、ブラシが少ない、ブラシレスモーターの摩耗は主にベアリングで、機械的な観点から見ると、ブラシレスモーターはほぼメンテナンスフリーのモーターで、必要に応じてほこりを除去するメンテナンスのみを行う必要があります。

BLDC モーターの基本的な形式は、優雅さとシンプルさのモデルです。 実際、若者向けの基本的な科学ツールの多くは、単純な伸線モーターを使用して、電気と磁気の基本原理と、それらの間の相互作用がどのように効果的な動きを生み出すかを示しています。 実際には、ほとんどの DC モーターは、単純な 2 つのアーマチュア極の組み合わせ以上のものです。 他の利点としては、極数が多いため、あらゆる回転角度からモーターをより確実に始動できるようになります (シンプルなバージョンには 2 つの小さなデッド ゾーンがあります)。 さらに、そのようなモーターは過渡的な短絡電流を流すことができず、一部のシステムでは 1 ターンあたり 2 つの短絡電流を流すことができますが、多くのシステムではこれができません。 ステーターの励磁コイルにはいくつかの構成があります。 最も一般的な構成は、直列巻線、分路巻線、および複合巻線 (直列巻線と分路線の組み合わせ) です。 直列巻線モーターでは、励磁コイルは電機子コイルと (ブラシによって) 接続されます。 分巻巻線モーターでは、励磁コイルは電機子コイルと並列に接続されます (「分路」は「並列」の別の表現です)。

BLDC モーターには多くの利点がありますが、ブラシ付きモーターは依然として利用可能であり、その性能は徐々に向上しています。 モーターの設計方法は多くの点で比較的変わっていませんが、2 つの重要な進歩があります。それは永久磁石の普及、もう 1 つはコイル駆動と機能フィードバックのための IC と電子スイッチの使用です。 ブラシレス モーターは DC 電源を通じて直接動作できますが、「適切な」駆動デバイスを使用すると、必要な駆動電流だけでなく、ほぼすべてのモーター サブシステムに必要なさまざまな保護機能も提供されます。 多くの信頼できる技術的理由により、DC 電源のブラシ付きモーターの大部分が電子制御のブラシレス モーターに置き換わったことは間違いありません。 それにもかかわらず、低コストでコスト重視の用途や要件が限られている場合には、ブラシ モーターの搭載が依然として効果的なソリューションとなります。

以上は、VSDモーターに完全に置き換えることが難しいブラシモーターに関する専門的な知識です。 さらに詳しい情報については、お問い合わせください。