ブラシレス DC モーターおよびステッピング モーターは、従来のブラシ付き DC モーターよりも注目を集める可能性がありますが、アプリケーションによっては後者の方がより良い選択となる場合もあります。

小型 DC モーター (一般的には馬力未満または分数馬力ユニット) を選択しようとしているほとんどの設計者は、通常、最初にブラシレス DC (BLDC) モーターまたはステッピング モーターの 2 つの選択肢だけを検討します。どちらを選択するかはアプリケーションに基づいて決まります。通常、BDLC は連続動作に適しており、ステッピング モーターは位置決め、前後、および停止/開始動作に適しています。各モータータイプは、モーターのサイズと仕様に応じて IC またはモジュールとなる適切なコントローラーを使用して、必要なパフォーマンスを実現できます。これらのモーターは、専用のモーションコントロール IC に組み込まれた「スマート」またはファームウェアが組み込まれたプロセッサーで駆動できます。

しかし、これらの BLDC モーターのベンダーの製品をもう少し詳しく見てみると、ほとんどの場合、「永遠に」存在しているブラシ付き DC (BDC) モーターも提供していることがわかります。このモーターの配置は、あらゆる種類の電気モーターの最初の設計であったため、電気駆動動力の歴史の中で長く確立された地位を築いています。これらのブラシ付きモーターは、自動車などの重要かつ重要な用途に毎年数千万個使用されています。

ブラシ付きモーターの最初の粗雑なバージョンは 1800 年代初頭に考案されましたが、小型で実用的なモーターに電力を供給するのは困難でした。電力を供給するために必要な発電機はまだ開発されておらず、利用可能なバッテリーは容量が限られており、サイズも大きく、依然として何らかの方法で「補充」する必要がありました。最終的に、これらの問題は克服されました。1800 年代後半までに、数十馬力から数百馬力のブラシ付き DC モーターが設置され、一般的に使用されました。多くは今日でも使用されています。

基本的なブラシ付き DC モーターは自己整流デバイスであるため、機能するために「電子機器」を必要としません。動作原理がシンプルなのが特徴です。ブラシ付き DC モーターは、機械的整流を使用して、ローター (アーマチュアとも呼ばれます) とステーターの磁界の極性を切り替えます。対照的に、ステーターの磁場は、電磁コイル (歴史的に) または現代の強力な永久磁石 (現在の多くの実装) によって生成されます (図 1)。

アーマチュア上のロータコイルとステータの固定磁界間の相互作用と磁場の反転の繰り返しにより、連続的な回転運動が引き起こされます。回転子磁界を逆転させる整流動作は、電機子コイルに触れて電力をもたらす物理的接触 (ブラシと呼ばれる) を介して実現されます。モーターの回転は、必要な機械的動作を提供するだけでなく、固定ステーター磁界に対する吸引/反発を引き起こすために必要なローター コイルの極性の切り替えも行います。ここでも、DC 電源がモーターに直接適用されるため、電子機器は必要ありません。ステーター コイル巻線 (存在する場合) とブラシ。

基本的な速度制御は印加電圧を調整することで実現されますが、これはブラシ付きモーターの欠点の 1 つを示しています。つまり、電圧が低いと速度が低下し (これは意図的でした)、トルクが大幅に低下します。これは通常望ましくない結果です。DC レールから直接電力供給されるブラシ付きモーターの使用は、通常、特に速度制御が必要な場合、小さな玩具やアニメーション表示の操作など、限定されたまたは重要ではない用途でのみ許容されます。

これに対し、ブラシレスモーターはハウジング内部に電磁コイル（極）を配列し、回転軸（ローター）に高強度の永久磁石を取り付けています（図2）。制御電子機器 (電子整流 - EC) によって極が順番に通電されると、ローターを囲む磁場が回転し、固定磁石でローターを引き付けたり反発したりし、磁場に追従することになります。

BLDC モーターの極を駆動する電流は方形波にすることもできますが、これは非効率で振動を誘発するため、ほとんどの設計では、電気効率と動作精度の望ましい組み合わせに合わせた形状のランプ波形が使用されます。さらに、コントローラーは通電波形を微調整して、オーバーシュートのない高速かつスムーズな起動と停止、および機械的負荷過渡現象に対する鮮明な応答を実現します。モーターの位置と速度をアプリケーションのニーズに適合させる、さまざまな制御プロファイルと軌道が利用可能です。

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