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無整流子電動機(むせいりゅうしでんどうき)は、制御・駆動用の電源回路の組み込まれた永久磁石同期電動機と同じ構造をもつ直流電動機である。ブラシレス直流電動機、ブラシレスDCモータ、BLDCモータとも言う。

◆ 概要

ブラシ付の直流電動機は効率が高く、小型化が可能で比較的安価であるため広く使用されているが、ブラシは接触摺動しているため磨耗による寿命がある。このため、大型モータではブラシ交換の保守が必要であり、小型でブラシ交換が出来ない場合は、ブラシ寿命がモータの寿命となる。このブラシの役割を電子回路に置き換えたものが無整流子電動機(ブラシレスDCモータ)である。

◆ 特徴

◇ 長所

・ 整流子・ブラシが無く、その保守が不要で寿命が長い。

・ ブラシによる電気ノイズがない。

・ ブラシ磨耗紛による外部への汚染がない。

・ 接触部品がないため高速運転が可能である。

◇ 短所

・ 電子回路を内蔵するため、周囲温度などの耐環境性能は電子部品に左右される。

・ ブラシ付直流電動機に比べると高価である。特に電流が多い場合、スイッチング素子が高価である。

◆ 特性

電流とトルクや、電圧と回転数が比例関係である点など直流電動機と同じ特性を持っている。また、起動トルクが高く速度制御も電圧変更で容易に行うことが出来る。電子回路を使用しているため、プラスとマイナスを逆に接続しても逆回転しない。

◆ ブラシ付モータとの比較

一般的にブラシ付の直流モーターでは、固定子側が磁石であり、回転子に巻線回路が存在するため、回転子に電気を供給するためにはブラシをコミュテータ(整流子)と呼ばれる接点と接触させる必要がある(コミュテータは回転することにより電流を転流させる装置)。これに対してブラシレスDCモータでは、回転子側は磁石であり電気を供給する必要がない。巻線回路は固定子側にあり、転流は電子回路によって行われる。転流には回転子の磁極にあわせたタイミング検出転流が必要であり、回転角度の検出はホール素子などにより磁極の角度を検出している。転流回路のスイッチングの素子には、トランジスタ、FET、IGBTが使用される。

◆ 用途

小型で大きな出力を得られ、保守部品がないため、幅広い用途で使用されている。コンピュータ関係ではファンやフロッピーディスク、HDD、CD-ROM装置などのモータとして、家電関係ではVTRのヘッド用として使用されている。大型のものでは、ダイレクトドライブタイプの洗濯機や、トヨタ・プリウス、ホンダ・インサイトなどのハイブリッドカー用モーターに使用されている。

◆ 分類

◇ 構造による分類

; インナーローター

: 内側にローターがあるタイプ

; アウターローター

: 外側にローターがあるタイプ

; アキシャルギャップ

: ギャップを軸方向に持つタイプ

◇ 駆動電流による分類

; 矩形波駆動方式

: 矩形波交流駆動に最適化された電機子巻線を使用したものである。制御回路が単純で、ロータ回転角度の検出も磁極切り替え部の検出のみである。

; 正弦波駆動方式

: ロータの回転に合わせて適切な正弦波波形をモータ部に供給する回路を備えたもの。矩形波駆動よりも高効率にすることが可能であるが、より細かい回転角度検出が必要となる。

◇ 相数による分類

・ 単相全波

・ 2相半波/全波

・ 3相半波/全波

◇ 磁極検出による分類

・ホール素子方式(ホールモータとも呼ばれる)

・エンコーダ方式(ACサーボモータなど)

・センサレス方式

◆ 関連項目

・ブラシレスモータ

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