はじめに: DC モーターは、小型家電製品から大型産業用自動車機器に至るまで、私たちの日常生活で広く使用されています。 DCモーターはたくさんあります。 DC モーターは一般に、巻線磁界 DC モーターと永久磁界 DC モーターの 2 つのカテゴリに分類されます。
ブラシ付き DC モーターとブラシレス DC モーター
よく言われる2種類のモーターですが、両者の最大の違いはブラシです。ブラシ付き DC モーターはステーターとして永久磁力を使用し、ローターにコイルが巻かれ、カーボン ブラシと整流子機の機械的動作によってエネルギーが伝達されます。これが、ブラシレス DC モーターのローターとステーターの間に整流子などの機械部品がないのに対し、ブラシ付き DC モーターと呼ばれる理由です。
ブラシ付き DC モーターの衰退は、モーターのスイッチとしての高性能パワーデバイスがより実用的で、より経済的で、制御モードでの信頼性が高く、ブラシ付きモーターの利点に取って代わられたという事実によるものです。第二に、ブラシレス DC モーターはブラシの磨耗がなく、電気ノイズと機械ノイズ、エネルギー効率、信頼性、寿命の点でより多くの利点があります。
ただし、ブラシ付きモーターは、低コストの用途では依然として信頼できる選択肢です。適切なコントローラーとスイッチを使用すると、優れたパフォーマンスを実現できます。電子制御装置がほとんど必要ないため、モータ制御システム全体が非常に安価になります。さらに、配線とコネクタに必要なスペースを節約し、ケーブルとコネクタのコストを削減できるため、エネルギー効率を必要としない用途では非常にコスト効率が高くなります。
DC モーターとドライブ
モーターとドライブは切り離せないものであり、特に近年の市場の変化により、モータードライブに対する要求が高まっています。まず第一に、信頼性に対する高い要求があります。さまざまな保護機能が必要であり、モーターの起動、停止、停止時にモーターの電流を制御するには、電流制限を内蔵する必要があります。これらはすべて信頼性の向上です。
高性能モータ応用システムの開発には、速度制御や位相制御によるモータ回転のデジタル制御技術や、アクチュエータに必要な高精度位置決め制御技術など、高効率な駆動制御アルゴリズムが不可欠です。これには、設計者が簡単に使用できる効率的な駆動制御アルゴリズムが必要です。そして現在、多くのメーカーがアルゴリズムを直接ハードウェア化してドライバー IC に適用することになり、設計者にとってはより使いやすくなります。便利なドライブ設計が人気を集めています。
安定性には運転技術のサポートも必要です。駆動波形の最適化はモーターの騒音・振動の低減に大きな効果を発揮します。さまざまなモーター磁気回路に適した励磁駆動技術は、動作時のモーターの安定性を大幅に低下させる可能性があります。さらに、低消費電力と高効率を継続的に追求します。
DC モーターの代表的な駆動方法であるハーフブリッジ駆動の役割は、出力管を介して AC トリガー信号を生成し、モーターをさらに駆動するための大電流を生成することです。フルブリッジに比べて、ハーフブリッジ駆動回路は比較的コストが低く、形成が容易です。ハーフブリッジ回路は波形劣化や発振変換間の干渉が起こりやすい。フルブリッジ回路はより高価でより複雑であり、リークが発生しにくいです。
一般的な PWM ドライブは、すでに DC モーターの駆動ソリューションとして広く使用されています。その理由の一つとして、駆動電源の消費電力を低減できることが挙げられ、普及が進んでいます。現在、多くのモーター PWM ソリューションは、広いデューティ サイクル、周波数範囲の改善、消費電力の削減において高いレベルを達成しています。
ブラシ付きモーターをPWM駆動する場合、PWM周波数が高くなるとスイッチング損失が増加します。周波数を高くして電流リップルを低減する場合、周波数と効率のバランスをとる必要があります。ブラシレス モーターの正弦波励起 PWM 駆動も、より複雑ではありますが、効率の点で優れたソリューションです。
まとめ
端末市場の機能要件が変化するにつれて、DC モーターの性能とエネルギー効率に対する要件も徐々に高まっています。ブラシ付き DC モーターまたはブラシレス DC モーターのいずれを使用する場合でも、より信頼性が高く安定した効率的なモーター動作を実現するには、現場のニーズに応じて適切な駆動技術を選択する必要があります。
