ブラシレスモーターの制御原理

モーター駆動制御とは、モーターの回転または停止、および回転速度を制御することです。モーター駆動制御部は、電子速度コントローラー（ESC）とも呼ばれます。ブラシレスモーターとブラシ付きモーターなど、異なるモーターの使用に対応する電気的調整があります。

ブラシモーターの永久磁石は固定されており、コイルは回転子に巻き付けられている。ブラシと整流子との断続的な接触によって磁場の方向が変化し、回転子が連続的に回転し続ける。

ブラシレスモーターその名の通り、いわゆるブラシと整流子を備えていません。回転子は永久磁石で、コイルは固定されています。外部電源に直接接続されます。

実際、ブラシレスモーターにも電子ガバナーが必要であり、これは基本的にモーター駆動装置である。固定コイル内の電流の方向を常に変化させることで、コイルと永久磁石との間の力が互いに反発し合い、連続回転が継続できるようにする。

ブラシレスモーターは電気的な調整を必要とせずに動作し、モーターに直接電力を供給することで動作しますが、モーターの速度を制御することはできません。ブラシレスモーターは電気的な調整が必要であり、そうでなければ回転しません。直流電流は、ブラシレス電流制御によって三相交流電流に変換する必要があります。

初期の電気調整は現在の電気調整とは異なり、初期のものはブラシ電気調整です。これを聞くと、ブラシ電気調整とは何か、そして現在のブラシレス電気調整とは何が違うのか疑問に思うかもしれません。

実際、ブラシレスモーターと固定モーターには、モーターの構造に基づく大きな違いがあります。回転する部分であるローターはすべて磁石ブロックで、回転しない固定子であるコイルは、中央にカーボンブラシがないため、ブラシレスモーターと呼ばれます。

そして、ブラシモーターは、その名の通りカーボンブラシが付いているので、私たちが普段子供たちが遊ぶリモコンのモーターはブラシモーターです。

電気機械には、ブラシ付きとブラシレスの2種類があり、それぞれブラシとブラシレスの電気制御方式で分類されます。専門的な観点から言えば、ブラシ付きは直流出力、ブラシレスは三相交流出力です。

直流は、バッテリーに蓄えられた電気であり、正極と負極に分けられます。携帯電話の充電器やコンピューターに使用される家庭用電源220Vは交流です。交流は一定の周波数を持ち、一般的にはプラスとマイナスの線で、プラスとマイナスが交互に切り替わります。直流は正極と負極です。

交流と直流が明確になったところで、三相電気とは何でしょうか？理論によれば、三相交流は三相電気と呼ばれる送電形態であり、同じ周波数、同じ振幅、120度の位相差を持つ3つの交流電位から構成されています。

一般的に言えば、これは私たちの家庭で使われている三相交流であり、電圧、周波数、駆動角が異なる以外は同じです。これで三相電気と直流について理解できました。

ブラシレスモーターは、入力が直流で、フィルタコンデンサを通して電圧を安定させます。その後、両方とも2つの経路に分かれ、一方の経路は電気的に制御されるBECを使用し、BECは受信機と電気的に制御されるMCUの電源に使用され、受信機への出力は電源コードの赤線と黒線です。もう一方の経路はMOSトランジスタを使用し、ここでは電気的に制御され、SCMが起動し、MOSトランジスタを振動させて、モーターが滴る音を立てます。

一部の電動調整装置にはスロットル校正機能が搭載されています。スタンバイシステムに入る前に、スロットル位置が高いか低いか、中間かを監視します。スロットル位置が高い場合は、電動調整の校正プロセスに入ります。

すべての準備が整うと、電気調整部のシングルチップマイクロコンピュータが、PWM信号線上の信号に基づいて、出力電圧と周波数、駆動方向、入力角度を決定し、モーターの速度と回転を制御します。これがブラシレス電気変調の原理です。

駆動モーターが回転しているとき、合計 3 グループの MOS チューブが電気変調内で動作し、各グループに 2 つずつ、正出力制御と負出力制御があります。正出力、負出力、負でないときは、出力が高くなり、交流が形成されます。また、この動作を行うために、3 つのグループの周波数は 8000 Hz です。このことから、ブラシレス電気制御は、工場モーターで使用される周波数変換器またはガバナーに相当します。

入力は直流で、通常はリチウム電池で駆動されます。出力は三相交流で、モーターを直接駆動できます。

さらに、エアモデル用ブラシレス電子ガバナーには、モーター速度を制御するために使用される入力 PWM 信号を含む 3 つの信号入力ラインがあります。特に 4 軸エアモデルの場合、その特殊性から専用のエアモデルが必要になります。

では、なぜクワッドコプターに特別な電気調整が必要なのでしょうか？一体何がそんなに特別なのでしょうか？

このクワッドには4つのオールがあり、そのうち2つのオールは比較的交差しています。パドルの操舵部の順方向回転と逆方向回転により、1枚のブレードの回転によって引き起こされるスピンの問題を相殺することができます。

各オールの直径は小さく、4本のオールが回転することで遠心力が分散されます。まっすぐなパドルとは異なり、慣性遠心力は1つしかなく、それが集中した遠心力を生み出し、ジャイロ効果を形成することで、機体が急激に転覆するのを防ぎます。

したがって、ステアリングギア制御信号の更新頻度は非常に低い。

4軸では、ドリフトによる姿勢変化に迅速に対応するために、高速な電動調整が必要です。従来のPPM電動制御の更新速度は約50Hzしかなく、速度制御のニーズを満たしていません。PPM電動制御MCUにPIDが内蔵されているため、従来の模型飛行機の速度変化特性をスムーズに提供できますが、4軸には適していません。4軸モーターの速度変化には、迅速な反応が必要です。

高速特殊電気調整とIICバスインターフェース伝送制御信号により、毎秒数十万回のモーター速度変化を実現し、4軸飛行において姿勢モーメントを安定に維持できます。外部からの突然の衝撃にも耐え、損傷を受けません。

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