Knowledge of working principle of brush motor and brushless motor

ブラシモーターの動作原理

の主な構造ブラシレスモーターステータ＋ロータ＋ブラシで構成されており、磁界を回転させ運動エネルギーを出力することでトルクを得る。ブラシは整流子と常に接触しており、電気を通し、回転の位相を変化させる。

ブラシモーターは機械的整流を使用しており、磁極は動かず、コイルが回転します。モーターが動作すると、コイルと整流子が回転しますが、磁性鋼とカーボンブラシは回転しません。コイル電流の方向の交互の変化は、モーターとともに回転する整流子とブラシによって実現されます。

ブラシモーターでは、このプロセスは、コイルの2つの電力入力端をグループ化し、リング状に配置し、互いに絶縁材料で分離し、シリンダーのようなものを形成し、モーターシャフトと繰り返し有機的な全体になります。、電源供給は、カーボン製の 2 つの小さな柱 (カーボンブラシ) を介して、スプリング圧力の作用下で、2 つの特定の固定位置から、電源入力への圧力、2 つの円筒形コイルから 1 組のコイルに電気。

としてモーター回転すると、異なるコイルまたは同じコイルの異なる極が異なる時間に通電されるため、磁場を生成するコイルの ns 極と最も近い永久磁石ステータの ns 極との間に適切な角度差が生じます。磁界が互いに引き付けたり反発したりすることで力が発生し、モーターを回転させます。カーボン電極が物体の表面をブラシのようにワイヤーヘッド上で滑ることから、「ブラシ」と呼ばれています。

カーボンブラシ同士が摺動すると摩擦や消失が発生するため、定期的な交換が必要です。カーボンブラシとコイルのワイヤーヘッドが交互に点滅すると、電気スパークや電磁破壊の原因となり、電子機器に障害を与える可能性があります。

ブラシレスモーターの動作原理

ブラシレスモーターでは、転流はコントローラー内の制御回路 (一般的にはホールセンサー + コントローラー、より高度な技術では磁気エンコーダー) によって実行されます。

ブラシレスモーターは電子整流子を使用し、コイルは動かず、磁極が回転します。ブラシレスモーターは、ホール素子 SS2712 を介して永久磁石の磁極の位置を検出する電子機器のセットを使用します。この感覚に従って、電子回路を使用してコイルに流れる電流の方向を適切なタイミングで切り替え、正しい方向の磁力を確実に発生させてモーターを駆動します。ブラシモーターの欠点を解消します。

これらの回路をモーターコントローラーと呼びます。ブラシレスモーターのコントローラーでは、パワースイッチング角度の調整、モーターのブレーキ、モーターの逆転、モーターのロック、モーターの使用など、ブラシレスモーターでは実現できないいくつかの機能も実現できます。ブレーキ信号でモーターへの電力供給を停止します。バッテリー車の電子警報ロック、これらの機能を最大限に活用します。

ブラシレス DC モーターは、モーター本体とドライバーで構成される代表的なメカトロニクス製品です。ブラシレス DC モーターは自動制御モードで動作するため、可変周波数速度調整機能を備えた同期モーターのようにローターに始動巻線を追加しません。重負荷始動時や負荷変化時の発振や脱調を起こしません。

ブラシモーターとブラシレスモーターの速度調整モードの違い

実際、2種類のモーターの制御は電圧調整ですが、ブラシレスDCは電子整流子を使用しているため、デジタル制御で実現でき、ブラシレスDCはカーボンブラシ整流子を使用しているため、シリコン制御の従来のアナログ回路を使用して制御できます。 , 比較的シンプルです。

1. ブラシモーターの速度調整プロセスは、モーターの電源電圧を調整することです。調整後、整流子とブラシによって電圧と電流が変換され、電極によって生成される磁場の強度が変更され、目標を達成します。このプロセスは圧力調整として知られています。

2. ブラシレスモーターの速度調整プロセスは、モーターの電源電圧は変化せず、電気調整の制御信号が変更され、高出力MOSチューブのスイッチングレートがマイクロプロセッサーによって変更されます。この処理を周波数変換といいます。

性能の違い

1. ブラシモーターは構造が単純で、開発期間が長く、技術が成熟しています。

モーターが誕生した 19 世紀、実用的なモーターはブラシレス形式、つまり交流かご型非同期モーターで、交流電流が発生してから広く使用されました。しかし、非同期モーターには克服できない欠点が多く、モータ技術の発展が遅れており、特にブラシレスDCモータは実用化に至っていない。電子技術の急速な発展に伴い、近年まで徐々に商業運転が開始されてきました。本質的には、依然として AC モーターのカテゴリーに属します。

ブラシレスモーターが誕生して少し前に、人々はブラシレス DC モーターを発明しました。DC ブラシモーターの機構はシンプルで、製造と加工が簡単で、メンテナンスが簡単で、制御も簡単です。DC モーターは、応答が速く、起動トルクが大きく、ゼロ回転から定格回転まで定格トルク性能が得られるため、一度発売すると広く使用されています。

2. 応答速度が速く、起動トルクが大きいブラシレスDCモーター

DCブラシレスモータは、起動応答が速く、起動トルクが大きく、速度変化が安定しており、ゼロから最高速度まで振動がほとんど感じられず、起動時に大きな負荷を駆動することができます。ブラシレスモータは起動抵抗（誘導性リアクタンス）が大きいため、力率が小さく、始動トルクが比較的小さく、始動音はブーンと強い振動を伴い、始動時の運転負荷は小さい。

3. ブラシレス DC モーターはスムーズに動作し、優れたブレーキ効果があります。

ブラシレスモーターは電圧調整によって制御されるため、始動とブレーキが安定し、定速動作も安定します。ブラシレスモーターは通常、最初にACをDCに変換し、次にDCをACに変換するデジタル周波数変換によって制御されます。周波数の変化によって速度を制御します。そのため、ブラシレスモーターは発進時や制動時に振動が大きくスムーズに動作せず、一定速度でしか安定しません。

4、DCブラシモーター制御精度が高い

DCブラシレスモーターは、通常、モーターの出力を大きくし、制御精度を高めるために、減速機ボックスおよびデコーダーと組み合わせて使用されます。制御精度は0.01 mmに達し、ほぼ任意の場所で可動部品を停止させることができます。すべての精密機械DCモータの制御精度はブラシレスモータが安定していないため、可動部の停止位置が毎回異なり、位置決めピンや位置リミッタでしか希望の位置に停止できません。

5、DCブラシモーターの使用コストが低く、メンテナンスが簡単です

ブラシレスDCモーターは構造が簡単で、生産コストが低く、製造メーカーが多く、技術が成熟しているため、工場、加工工作機械、精密機器などに広く使用されており、モーターが故障した場合はカーボンブラシを交換するだけで済みます。、各カーボンブラシは数ドルしか必要とせず、非常に安価です。ブラシレスモーター技術は成熟しておらず、価格は高く、適用範囲は限られており、主に周波数変換空調、冷蔵庫などの定速機器に使用する必要があります。、ブラシレスモーターの損傷は交換のみ可能です。