ブラシとブラッシュレス・モーターの違いは何ですか ?

ブラシとブラッシュレス・モーターの違いは何ですか ?

図 1 ブラシとブラッシュレス・モーターとの違い

ブラッシング vs ブラシレス・モーター、相違点

ブラシとブラッシュレス DC のモーターは、 2 つの異なるタイプの電気モーターを使用している。 単純な言葉では、ブラッシングされたモーターには電気接触のブラシがあり、モーターが回転することに違いがある。 一方、真鍮のモーターは、モーターを回転させるためにブラシではなく電気電子に依存している。 もう一つの説明は、真鍮のモーターが中央に磁石を紡ぎ、外側に固定磁石を固定しているということである。

図 1 は、両者の視覚的な違いを示していますが、それぞれの操作は完全に異なります。 それらの主な違いは、彼らが使う通勤の種類のことです。

1. 合成法:
   • ブラッシング・モーターは機械式のブラシと交換子を使用して、風車内の現在の方向を切り替えてトルクを生成し、モーターを回転させる磁場を生成する。
   • 一方、ブラシュレス・モーターは、電子制御と磁気センサー ( 例えば、ホール効果センサ) を使用して、機械的接触なしでウィンドウ内の現在の方向を切り替えます。 この電子制御は、通常、外部ドライバまたは内蔵電子速度制御装置 (ESC) の形で行われます。
2. 能率:
   • ブッシュレス・モーターは、ブラシや通勤客に関連した摩擦やエネルギー損失を持たないため、一般的には、ブラシをかけられたモーターよりも効率的なものが多い。 これにより、パフォーマンスが向上し、ランタイムが長くなり、エネルギー消費量が減少します。
3. メンテナンスおよび存続期間:
   • ブラシのモーターは、ブレーシや通勤客の摩耗や涙のためにより多くのメンテナンスを必要とするが、結果的に性能低下とモーター障害が発生することになる。 最適なパフォーマンスを維持するために、定期的にブラシ交換が必要です。
   • ブラッシュレス・モーターには、移動部品の数が少なく、機械的なコンタクトがないため、寿命が長くなり、保守要件が軽減されます。
4. 騒音と振動:
   • ブラッシュレス・モーターは、機械的なノイズを引き起こすブラシや通勤客がいないため、通常は雑音や振動を減らすために、より少ない雑音と振動を発生させる。
5. コストと複雑さ:
   • ブッシュレス・モーターは一般的に、交換用の電子制御システムの要件により、より高価で複雑なものになっています。 しかし、効率性、寿命、メンテナンスの点での利点は、初期コストの差を上回ることがよくあります。

ブルシュレス・モーター・ダイアグラム

ブラシのないモーターのローターでは永久磁石が存在し、一方のスターターは風車を収容する。 この配置は、直流の DC モーターにおいて、ステーターとロータの位置とは逆のものである。  ブレッシングされた DC モーターは、現行が通勤子やブラシによって風車に供給されると、回転を開始する。 モータースピンジとして、後続の交換子とブラシのペアはエネルギー化され、電流の流れを異なる風に誘導し、回転を維持する。ブラシスレス・モーターは、ブラシや通勤客に頼らずに減分を実現する。 代わりに、磁極のセンサ ( ホール要素やホール効果 IC など ) を利用して、磁石の磁極の位置を識別する。 さらに、ドライバーは、検出された磁極の位置に従って、現行の流れをウィンドウを通して誘導する必要があります。

ブラッシュレス・モーター・プリンシプル

ブラッシュレス・モーターの回転原理を説明するために、図 2に示すように、 3 相モデルを単純化することを検討してください。

ローター磁石は北と南の両極で構成され、それぞれに磁極角が 180°である。 磁極のセンサーハ、 Hb、 Hc は 120° の位置に配置され、ローター磁石の北極点を検出し、その後、信号を生成する。

また、スタータについては、 phase-U coil、 phase-V コイル、 phase-W コイルも 120° 離れて配置され、磁気ポール・センサーからのオフセットは 60°となっています。

ドライブ回路からモーターまでの電流が、スタータの各フェーズの回転のためにモーターに流れると、スタータの内側の直径側に南の極が作成されます。 逆に、逆の方向に電流が流れると、北極極は主器の内側の直径側に生成される。 図 3 は、現在の phase-U から phase-V へのフローが現在の状態を示しています。

 図 3 : 単純化されたブラシレス・モーターの原理

ブラシレス・モーターの制御方式

ブッシュレス・モーターは、モーターに供給される電力を規制する電子制御装置によって制御される。 以下に、ブッシュレス DC モーターを制御するための基本的なステップを示します。

1. ホール効果センサ: ブッシュレス・モーターは、ホール効果センサを使用してローターの位置を決定し、コントローラーにフィードバックを提供します。
2. 電子計算機 : 電子制御装置は、ホール効果センサーからの情報を使用して、ステーター・ウィンドウに提供される現行の正しいシーケンスを判別します。
3. Power MOSFET または IGBTs: コントローラーは、電源 MOSFET または IGBTS を使用して、現在提供されている電流をステーター・ウィンドウに切り替えます。
4. PWM 信号: Pulse Width Modulation (PWM) 信号を使用して、 PWM 信号のデューティサイクルを調整することによりモーターの速度とトルクを調整する。
5. 入力信号: コントローラーは、マイクロコントローラーなどの制御ソースから入力信号を受信し、モーターの望ましい速度と方向を設定します。

ブラッシュレス・モーターを制御するための正確な方法は、使用される特定のモーターおよびコントローラーによって異なりますが、これらのステップはプロセスの一般的な概要を示しています。

速度を制御するには ブラッシュレス モーター

直流の直流モーターの速度は、モーターに供給される電気の周波数を調節することによって制御される。 真鍮のモーターの速度を制御するための基本的なステップは以下のとおりです。

1. 電子制御装置 : モーターに供給される電力を調整するために電子制御装置が使用されます。
2. PWM 信号: Pulse Width Modulation (PWM) 信号を使用して、モーターに供給される電力の周波数を調整します。 PWM 信号の勤務周期を変更することにより、モーターに適用される平均電圧を変化させることができ、それが速度に影響を与える。
3. 入力信号: コントローラーは、モーターの希望する速度を設定するために、マイクロコントローラーなどの制御ソースから入力信号を受信します。
4. モーターフィードバック: 場合によっては、タコメータやエンコーダなどのフィードバック機構を使用してモーターの速度を監視し、コントローラーにフィードバックを提供することで、 PWM 信号を調整して一定の速度を維持することができます。

直流の DC モーターの速度を制御するには、 PWM 信号と電子制御を使用して、モーターに供給される電力の周波数を調整する。

ブッシュレス・モーターのために必要なコントローラーのタイプ

ブラッシュレス DC モーターは、モーターに供給される電力を調整するために電子制御装置 ( Electronic Speed Controller (ESC) と呼ばれる ) を必要とする。 ESC は、以下のタスクを担当します。

1. ローターの位置をモニターする : ブラシュレス・モーターは、ホール効果センサーを使用してローターの位置を判別し、コントローラーにフィードバックを提供します。
2. 合成: コントローラーは、ホール効果センサーからの情報を使用して、ステーター・ウィンドウに提供される現行の正しいシーケンスを判別します。
3. 電源スイッチ: コントローラーは、電源 MOSFET または IGBTS を使用して、現在提供されている電流をステーター・ウィンドウに切り替えます。
4. 制御装置は、 PWM 信号のデューティサイクルを調整することにより、モーターの速度とトルクを制御するために、 Pulse Width Modulation (PWM) 信号を使用します。
5. 入力信号: コントローラーは、マイクロコントローラなどの制御ソースから入力信号を受信し、モーターの望ましい速度と方向を設定します。

ブラシ・モーター・ダイアグラム

図 6 : ブラシのモーター構造

直流モーターは直流電動モーターの一種で、電気エネルギーを機械エネルギーに変換するために連携するいくつかの主要部品から構成される。 ブラシモータの主成分は、ローター、スタータ、交換子、ブラシなどで、フィグ 6で示されている。 以下は、各コンポーネントの説明と、モーターの構造にどのように貢献するかについての説明です。

1. ローター (Ar満期): 成熟したとしても知られているローターは、ブラシの回転するモーターの回転部分である。 電流が流れるときに電磁石を生成する、鉄の核の周りのワイヤーの傷口コイルから構成される。 ローターの磁場は、スタータの磁場と相互作用し、トルクを生成し、ローターの回転を引き起こし、モーターシャフトを駆動する。
2. ストーター: スタータは、ブラシをしたモーターの定常部分である。 永久磁石を収容し、通常は内部の表面に取り付けられて、固定磁場を供給する。 スタータの磁場はローターの磁場と相互作用し、回転のために必要なトルクを作る。
3. コムテーター: 交換子は、回転するモーターの重要な構成要素であり、ローター・ウィンドウ内の現在の方向を切り替える役割を担います。 これは、ローターに接続されたセグメント化された金属シリンダで、各セグメントはローター・ウィンドウの一方の端に接続されています。 ローターが回転すると、交換子はそれと一緒に回転し、ブラシに接触する。
4. ブラシ: ブラシは固定されており、回転する交換子との電気的接触を維持する導電性のある部品です。 一般的に炭素や黒鉛で作られ、摩擦や摩耗が少ないことが確認されている。 ブラシは、給電部と回転翼の間の電気的接続を交換子を通じて提供します。 交換子が回転すると、ブラシはその表面の上にスライドさせ、回転するローターの風が連続的に活性化されるため、ローターの磁場が回転し、回転が維持される。

ブラシモータは、傷口コイルを持つローター、パーマネント磁石、交換子、ブラシのあるステーターで構成される。 ローターとスタータの磁場間の相互作用によりトルクが生成され、交換子とブラシは共に回転し続け、ローターの風の電流を切り替えて、連続回転を確保する。

ブラシモータの背後にある原理

DC モーターは、コイル状のワイヤー・ウィンドウを使用して、磁場を生成します。 ブラシのあるモーターでは、これらの風車は回転してシャフトを回転させることができないローターに取り付けられている。 しばしば、コイルは鉄の核に包まれているが、いくつかのブラッシングされたモーターがある。コーレス、「自己サポート・ウィンドウ付き」。 " stator" として知られるモーターの定常部分は永久磁石を使用して固定磁場を確立する。 これらの磁石は通常、ローターの周囲にある、スタータの内面に位置する。 図 7 はより詳細な情報を示します。

トルクを作成し、ローターを回転させるには、ローターの磁場は継続して回転しなければならず、アトラクションとリパルスを通じて、ステータの固定されたフィールドと相互作用する。 スライドエレクトリカルスイッチは、この回転フィールドを容易にします。 このスイッチは、 交換子通常、ロータにはセグメント化された接触があり、固定されたブラシがスタータに取り付けられている。

図 7:ブラシモータの背後にある原理

速度を制御するには ブラシ モーター

ブレッシングされた DC モーターの速度は、その端末に適用される電圧を調整することによって制御することができる。 次に示すのは、直流する DC モーターの速度を制御するための基本的なステップです。

1. パワー・サプライ: モーターを回転させるために必要な電力を供給するために、 DC 電源機構がモーター端末に接続されています。
2. 速度制御: モーターの速度を制御するために、モーターに適用される電圧を、抵抗器を使用して調整するか、または、フィグ 8に示されているパルス幅変調 (PWM) 信号を用いて調整することができます。  モーターにかかる電圧が低くなると、回転する速度が遅くなります。 私たちは別の記事を書きました コントローラーの速度
3. 入力信号: モーターに適用される電圧を、マイクロコントローラなどの制御源からの入力信号により制御することで、希望する速度を設定することができます。
4. フィードバック制御: 場合によっては、タコメータやエンコーダなどのフィードバック機構を使用してモーターの速度を監視し、制御装置にフィードバックを提供することで、電圧を調整して一定の速度を維持することができます。

ブラシの速度の制御 直流モーター 端末に適用される電圧を直接、またはフィードバック機構を使用して、その速度を調整することを必要とします。

図 8 ブラッシングモータの速度の制御

要約すると、直流の DC モーターは、モーターに供給される電力を制御し、その速度とトルクを制御するために、電子制御装置 ( ESC) を必要とする。

ブッシュレス・モーターをスイッチにワイヤリングするには

真鍮のモーターを制御する典型的な方法は、ロッカー・スイッチを使うことである。スイッチの下部には、上記の 6 つのコネクターが表示されます。これは、上記の DPDT スイッチの回路図に沿って表示されます。スイッチが前方位置に押されると、上部および中央のコネクターがスイッチの内側に接続されます。スイッチがバック位置に押されると、下部および中央のコネクターが接続されます。スイッチが中間位置にある場合は、スイッチがオープンされます。

 次の図は、スイッチに接続された 2 つのブラッシングされたモーターを示すワイヤリング図です。

ロッカー・スイッチの背面の配線図を以下に示します。

それはより高価で、ブラシやブラシのないモーターがある

一般的に、ブレスレス DC モーターは、直流の DC モーターよりも高価である。 コストの差は、電子制御装置 (ESC) やホール効果センサーなどの追加コンポーネントを必要とする、ブレスレス・モーター・システムの複雑さに起因する可能性があります。 ESC とセンサーは、システムのコストに加算されます。これは、ブレスレス・モーターに必要な製造プロセスがより洗練されていることを意味します。

しかし、前払いコストが高いにもかかわらず、ブレッシュレス・モーターは、高効率、寿命、より良いパフォーマンス、特に高速で高トルクのアプリケーションにおけるより良い性能を含む、ブラシによるモーターのいくつかの利点を提供することが多い。 その結果、ブレスレス・モーターの高いコストは、運用コストの低下と信頼性の向上によって相殺されることがよくあります。

結論として、ブラシやブラッシュレス・モーターのコストは、特定のアプリケーションや要件によって異なります。 ブッシュレス・モーターは、一般的には高価であるが、寿命が長く、効率が向上する可能性がある。 プッシュされたモーターは、ほとんどの日のタイプのアプリケーションに理想的なものであり、ほとんどの場合、電気の有効性を持たない人々にとって理想的なものです。 電気自動車やその他の長期間の寿命 ( 数十年)が必要となるような、電動車やその他のシステムに使われるブレスレス・モーターがあるかもしれないが、その外側には、自動車市場の 95% を占めるブラッシング・モーターが存在することが分かる。

ここに線形アクチュエーターをチェックアウトします