ブラシレスモータ部品ガイド：モーターシリーズの内部を見る

ブラシレスモーターはシンプルですっきりしたものだ。主な部品は数個だけだ。これらのシンプルな部品が互いにどのように機能するかは、本当にクールだった。モーターの各部品について学ぶことは、どんな仕事にも適したモーターを選ぶために最も重要なことだ。この記事ではその方法を紹介する。ブラシレスモーターのすべての部品を見ていきます。モーターがどのように物体を動かすのかを見ていきます。あなたの次の用途にとって、なぜこのことを知っておくことがとても役に立つのかがわかります。これは、ブラシレスモーターの仕組みを内部から本当に学びたい人のためのガイドです。

ブラシレスモーターを回転させているものは何か？

この仕事を始めたばかりのころは、モーターはただ1つの物体だと思っていた。電気を与えると回転する。しかし、モーターは多くの部品からできていて、互いに作用し合っている。ブラシレス・モーターが機能するのは、ステーターとローターという2つの主要な部品が素晴らしい方法で連動するからだ。BLDCモーターとも呼ばれるブラシレスDCモーターは、電気を使って磁界を作ります。この磁場がローターにある磁石を押したり引いたりする。

この簡単なプッシュ＆プルで、モーターの中央部分が回転する。古いタイプのモーターとは違うので、摩耗するブラシがない。そのため、ブラシレス・モーターは非常に信頼性が高く、よく動く。主なアイデアは、適切なタイミングで適切な量の電気を得ることです。これにより磁界が発生し、回転する。この回転する磁場がローターを回転させる。この単純な考え方は、私たちが毎日目にする多くのものに使われている。すべてのモーター部品には、この回転をスムーズに行うためのタスクがある。優れたモーターは、このタスクを非常にうまくこなします。

電気が磁力に変わり、それが動きに変わる。この働き方は電力をあまり無駄にしない。つまり、熱として失われるエネルギーが少ない。これが、ブラシレスモーターがこれほど多く使われている非常に大きな理由です。このモーターの優れている点は、シンプルでよく動くことです。うまく設計されたモーターは、小さくても大きな出力を与えてくれます。モーターを使うシステムのすべてを学ぶには、まずこの主旨を理解する必要がある。すべてはモーター内部の回転する磁場から始まる。

なぜステーターは重要なモーター部品なのか？

では、ステーターとは何なのか？その名前自体がヒントになる。ステーターはモーターの動かない部分です。モーターの主要部品で、ワイヤーのコイルでできている。このワイヤーコイルに電気が通ると、ステーターは電気を使う強力な磁石になる。強い磁界を作ることができる。ステーターはまったく動かない。ステーターの仕事は、モーターを動かす磁界を作ることです。

ステーターはエンジンのボディのようなものだと考えればいい。ステーターはすべてのパーツを固定し、重労働をこなす。ステーターのコイルはグループに分かれている。コントローラーがこれらのグループに次々と電力を送る。これが磁場を回転させるのだ。ステーターにいくつのグループ（極）があるかは、モーターの速度と回転力をコントロールするのに役立ちます。極の数が多いモーターは、トルクは強くなりますが、回転速度は遅くなります。

ステーターの設計方法は、モーターがうまく機能するかどうかにとって非常に重要です。ワイヤの巻き方や中間の材料の種類によって、モーターのパワーやエネルギーの使い方が変わります。優れたステーターの設計は、うまく機能する必要があるモーターにとって非常に重要な要素です。ステーターはモーターの心臓部のようなものです。ステーターはモーターの心臓のようなもので、他のすべてを動かすパワーを生み出します。このモーター部品は本当に必要です。

ローターマグネットと磁場はどのように連動するのか？

ステーターが静止する部分なら、ローターは回転する部分だ。ブラシレス・モーターのローターには、強力な磁石群という非常に重要な要素がある。これらはローター・マグネットと呼ばれる。これらの磁石は永久磁石です。つまり、北極と南極を持ち、消えない磁場を持つ。モーターのもう一つの重要な部分である。ローターはモーターの回転部品です。

ステーターは回転する磁場を作る。ローターの永久磁石は、この磁場に引っ張られたり押されたりする。一つの磁石を持ち、それに触れることなく別の磁石を使って回転させる様子を思い浮かべてほしい。ブラシレス・モーターの内部で起きているのは、まさにこれだ。ローターの磁石は、ステーターからの磁界に並びたい。ステーターの磁場が回転すると、ローターの磁石も一緒に引っ張られる。これがスムーズな回転と強いトルクを生み出すのです。

それぞれの磁石の強さと、ローターのどこに配置するかが非常に重要だ。良い磁石は、より強い磁力を生み出します。これによって、よりトルクがあり、よりよく動作するモーターになります。ローターの磁石は、モーターの出力に直接影響する重要な部品です。ステーターの界磁とローターの磁石の間のこの単純な押し引きが、この種のモーターをうまく機能させているのだ。強力な磁気リンクは、強力なモーターがあることを意味します。

モーター・フィードバック・システムはどのような仕事をしているのか？

ブラシレスモーターにはそれを制御するものが必要だ。ローターの位置を常に把握していなければならない。これがフィードバック・システムが必要な理由だ。モーター・コントローラーは、ローター・マグネットの正確な位置を知る必要がある。これにより、ステーターの正しいコイルに正しいタイミングで電力を送ることができる。もしこの情報がなければ、モーターは正しい方法で回転しない。不安定な動きをしたり、回転しなかったりする。フィードバックシステムはモーターの目と耳のようなものだ。

このフィードバックシステムは、常に位置に関する情報をコントローラに送り返す。そしてコントローラーは、この情報を使ってステーターに送る電気を変える。こうして、ローターを引っ張る滑らかな回転磁界が作られる。優れたフィードバックループは、モーターを正確に制御するために非常に重要です。これは、速度や位置を正確に制御する必要がある場合に非常に有効です。フィードバック素子は非常に重要なモーター部品です。

フィードバックパーツにはいくつかの種類がある。それぞれの種類は異なることに適している。あなたが選ぶフィードバックシステムの種類は、あなたが必要とする仕事によって異なります。非常に正確な位置情報が必要な仕事もある。他の仕事では、速度に関する単純な情報だけが必要かもしれません。適切なフィードバックシステムは、モーターが最高の状態で動作するようにします。フィードバックがないモーターは、目を閉じて飛ぼうとしているようなものです。フィードバックはモーターに制御を与えます。このフィードバックは非常に重要です。

なぜエンコーダーが重要なフィードバック要素なのか？

では、エンコーダーとは何か？エンコーダーはフィードバック部品の一種です。ブラシレスモーターで使用される非常に一般的な要素です。エンコーダーの仕事は、モーターシャフトの正確な位置と速度をコントローラーに知らせることです。エンコーダーは非常に正確なフィードバックが得られるので、私は仕事でエンコーダーをよく使います。エンコーダーは、単純なセンサーよりも多くの情報を与えてくれます。

エンコーダーは、モーターが回転すると一連の電気信号を発することで機能する。エンコーダーには磁気式と光式がある。光学式エンコーダーには、線が描かれた小さな円盤がある。光はディスクを通して照射される。モーターが回転すると、線が光を遮り、信号が作られる。磁気式エンコーダーには特殊な磁石とセンサーがあり、同様の働きをする。コントローラーはこれらの信号をカウントし、ローターの正確な位置を知る。エンコーダーが1回の回転でより多くの信号を作ることができれば、位置フィードバックはより正確になります。

この正確な情報により、エンコーダーは多くの作業に最適な選択肢となります。ロボット、特殊切断機、プリンターなどはすべて、モーターの正確な位置を知る必要があります。エンコーダはこの非常に重要なフィードバックを提供します。エンコーダを使用することで、システムの動作が格段に向上します。非常に正確な方法で速度と位置を制御することができます。エンコーダからの情報は、モーターのスムーズな動作と消費電力の低減に役立ちます。エンコーダは、動きを制御する必要があるあらゆる作業に最適な要素です。エンコーダは素晴らしいモーター部品です。

BLDCモーターはどのようにしてローター位置を把握するのか？

ブラシレスモーターにはフィードバックが必要だということはわかった。しかし、どのようにして位置情報を得るのだろうか？多くの詳細情報を与えるエンコーダー以外に、多くのBLDCモーター設計はより単純な部品を使用している。ホール効果センサーだ。これは、磁場を感じることができる小型でシンプルなセンサーだ。通常はモーター内部、ローターマグネットの近くに設置されます。これは、位置フィードバックを得るための非常に一般的で低コストの方法です。

ローターが回転すると、磁石がホール効果センサーを通過する。それぞれの磁石には北極と南極がある。センサーはどちらの極が通り過ぎるかを判別し、コントローラーに信号を送ります。ほとんどのモーターには3つのホールセンサーがある。これら3つのセンサーからの信号のパターンによって、コントローラーはローターの位置の大まかな見当をつけることができる。これは、1回のフル回転を6つの部分に分割します。多くの仕事では、このフィードバックがすべてです。

この方法は、コントローラに必要な基本的な位置情報を与える。そしてコントローラーは、次にステーターのどのコイルに電力を供給すべきかを知る。これにより、ローターは正しい方向に回転し続ける。エンコーダーほど正確ではありませんが、この種のフィードバックは信頼でき、コストもかかりません。モーターを制御する賢い方法だ。このシステムは、ローター上の磁石を利用して、動きを作り出し、位置フィードバックを与える。ローターの位置を知ることは、ブラシレス・モーターを動作させる上で最も重要なことだ。

フィードバックコンポーネントをモーターパッケージの中に入れることは可能か？

私のプロジェクトの多くでは、スペースがあまりない。小型のモーターが必要です。モーターと別個のエンコーダーは、スペースを使いすぎることがあります。良いニュースは、フィードバック部分がすでに組み込まれているモーターを買うことができるということです。多くの会社がフルモーターパッケージを販売しています。これは、モーター、エンコーダー、その他のセンサーがすべて1つにまとめられていることを意味します。これにより、すべてがよりシンプルになります。

フィードバック要素を統合すると、より小型で信頼性の高いシステムが得られます。エンコーダーやセンサーは、工場ですでに配置され、正しく並べられています。そのため、組み立てる時間を大幅に節約できます。デリケートなエンコーダを自分で並べようと心配する必要はありません。また、シングルパッケージは、ワイヤーやプラグが少ないことを意味します。そのため、デザイン全体がすっきりと見え、問題が発生する可能性も低くなります。これは、小さな設計をサポートする非常に良い方法です。

このオールインワンの方法は、小型機械やロボットアームに最適だ。私はいつも、フルパッケージで販売されているモーターを探すようにしています。設計作業をよりシンプルにするのに役立ちます。最初にかかるコストは少し高くなるかもしれません。しかし、時間と労力を節約できるため、通常はお得になります。手に入れたらすぐに使えるモーターが手に入ります。あなたのマシンに簡単に組み込むことができます。

以下は、フィードバックの一般的な選択肢を示した表です：

モーターシリーズで見るべき重要なものとは？

モーターをお探しの場合、"シリーズ "で販売されていることがよくあります。モーターシリーズとは、同じような方法で作られたモーターのグループですが、サイズが違ったり、出力が違ったりします。例えば、あるシリーズには、幅は同じで長さが異なるモーターがあるかもしれません。同じシリーズであれば、長いモータの方がトルクが大きいのが普通です。そのため、必要なものにぴったりのモーターを簡単に見つけることができます。

モーターシリーズを選ぶとき、私はいくつかの重要な点をチェックする。まず、性能の範囲はどのくらいか？そのシリーズは、私が必要とするトルクとスピードの選択肢を与えてくれるか？次に、他にどんな選択肢があるか？ワイヤーの巻き方が異なるモーターを購入できるか？エンコーダーやホールセンサーなど、独自のフィードバック素子を選べるか？良いモーターシリーズには選択肢があるはずです。

最後に、品質と製造会社からのサポートをチェックする。インフォメーションシートは読みやすいか？質問がある場合、きちんと対応してくれるか？モーター選びは、長く付き合うことになる選択です。その製品についてあなたを助けてくれる会社と仕事をしたいものです。良いシリーズのモーターは選択肢を与えてくれます。それによって、セットアップしたものをすべて変更することなく、プロジェクトを大きくしたり小さくしたりすることができます。このモーターシリーズは非常に良い選択です。

仕事に最適なモーターを選ぶには？

適切なモーターを選ぶのは難しく思えるかもしれない。たくさんの選択肢があるからだ。しかし、最初にいくつかのことを行えば、完璧なモーターを見つけることができます。最初にすべきことは、あなたの仕事に何が必要かを知ることです。何をするために必要なのか？高速回転が必要か？重いものを持ち上げるために強い回転力が必要ですか？正確な位置制御が必要なのか？最初にこれらの質問に答えなければならない。

目標がわかったら、モーターについて詳しく調べてみましょう。最も重要な2つの数値は速度とトルクです。モーターを動かす予定の速度で、必要なトルクが得られるかどうかを確認してください。どれくらいのパワーが必要かを見てください。今ある電圧でモーターは動くか？モーターの大きさと重さについて考えてください。そのモーターはあなたの設計に合うか？多くの場合、小型モーターが良い選択です。

最後に、モーターが使用される場所を考えてください。暑い場所や埃っぽい場所でしょうか？モーターによっては、ハードな場所でも使えるように作られているものもあります。長持ちするモーターを選ぶ必要があります。最もパワーのあるモーターを選ぶだけではいけません。あなたが行う作業に最も適したモーターを選びましょう。今、ちょっとした計画を立てることで、この先、多くの問題からあなたを守ることができます。これは、あなたが正しいモーターを見つけるのに役立ちます。

ブラシレスモーターの性能を示す主なものとは？

モーターの性能について論じるとき、重要なことがいくつかある。1つ目は、モーターがどれだけよく動くか、つまり効率です。これは、モーターがどれだけ電気をうまく使ってものを動かすかを示しています。効率が高いモーターは、熱くなって電力を浪費することがありません。これはバッテリーで動くものにとって非常に良いことです。また、モーターが動いているときに熱くなることもありません。優れた性能は、優れた効率から始まります。

もうひとつ重要なのはトルク出力だ。これはモーターが発揮できる回転力だ。始動時に大きなトルクが必要な仕事もあれば、走り続けるために常に同じトルクが必要な仕事もある。また、常に同じトルクが必要な仕事もあります。モータのトルクチャートは、異なる回転数でどれだけのトルクを発生できるかを示しています。モーターの出力もまた、その性能の非常に重要な部分です。

最後に、モーターの動的応答について考えてみましょう。これは、速度や方向を変えるためにモーターがどれだけ速く反応できるかということです。ロボットアームの場合、非常に素早く反応できるモーターが必要です。これは、モータの製造方法と、それと一緒に使用されるコントローラによって異なります。効率、トルク、応答性、これらすべてがモータの性能を示すために連動します。良いモーターは、そのモーターが必要とする仕事に対して、3つの要素がうまくミックスされています。適切なモーターは、あなたのプロジェクトを成功に導きます。

覚えておくべきこと

• ブラシレスモーターは、ステーターからの回転磁界を利用してローターマグネットを回転させる。
• ステーターは静止している部分である。磁場を作るワイヤーコイルがある。
• ローターは回転する部分である。ステーターのフィールドによって押されたり引かれたりする磁石がある。
• エンコーダーやホールセンサーなどのフィードバックシステムにより、コントローラーはローターの位置を知ることができます。
• エンコーダは、位置と速度に関する非常に正確な情報を与えるフィードバック素子である。
• 適切なモーターを選ぶということは、やるべきことに適したスピード、トルク、パワーを持つモーターを選ぶということだ。
• 多くの場合、フィードバックコンポーネントがすでに内部に組み込まれているフルモーターパッケージを手に入れることができる。