インダクションモーターとカーボンブラシモーターの比較：本当の違いは？

モーターは、私たちがいつも目にすることのない働き者だ。電動ドリルやキッチンのミキサーにも入っている。また、洗濯機や車にも搭載されている。しかし、すべてのモーターが同じように作られているわけではありません。よく目にするのは、誘導モーターとカーボンブラシモーターの2種類です。その違いを知ることは、あなたの役に立つ。あなたの仕事に適した道具を選ぶことができます。また、家庭で使っているものがなぜそのように動作するのかを理解することもできる。この記事では、そのすべてをわかりやすく説明する。この記事で、そのすべてをわかりやすく説明します。こうすることで、さまざまな仕事に対してどちらが優れているかがわかるようになる。

カーボンブラシモーターとは？

まず、簡単な事実から説明しよう。カーボンブラシモーターは、よく目にする直流モーターの一種です。「DC」とは直流という意味だ。これはバッテリーから供給される電力です。このモーターの最も重要な部分はブラシです。掃除用のブラシではない。カーボン製の小さなブロックだ。モーターの回転部分を押す。

ブラシの仕事は、電流と呼ばれる電力を運ぶことである。ブラシは電源からこの電力を受け取る。その電力をモーターの回転が必要な部分に送る。このモーターは簡単に作ることができる。そのため、あらゆるものに搭載されている。ハンド・ドリル、キッチン用のミキサー、あるいはちょっとしたおもちゃなどだ。シンプルなデザインなので、多くの仕事に使われています。このモーターは、工具やガジェットの中では本当に働き者なのだ。

インダクション・モーターとは？

では、もう一つのモーターである誘導モーターを見てみよう。このモーターはAC（交流）電力を使うので、同じではありません。これは壁のプラグから得られる電力です。最大かつ最も重要な違いは、誘導モーターにはブラシがないということです。このため、"ブラシレス・モーター "と呼ぶ人もいる。

では、ブラシがないのにどうして動くのか？誘導モーターは磁石の力を利用します。動かない部分があり、これをステーターと呼ぶ。ステーターに電力が供給されると、磁界が回転します。これは目に見えない力です。この力によって、モーターの回転部分であるローターが回転する。部品は互いに触れることなく回転する。非常にスマートな設計だ。洗濯機や工場の機械など、多くの大型機械に使われている。

どのように回転するのか？主な製造方法の違い

これら2つのモーターの回転方法の主な違いは、その方式にある。重要なのは、動く部分にどのように電力を供給するかだ。インダクションモーターとカーボンブラシモーターでは、動作がまったく異なる。

カーボンブラシモーターでは、部品同士が物理的に接触している。カーボン・ブラシは整流子という部品に触れている。整流子は回転し、ブラシはその上を滑る。これにより、直流電流がローターのさまざまな部分に送られる。この接触がモーターを回転させるのだ。うまく機能するシンプルなシステムだ。非常に、非常に長い間使われてきた。

誘導モーターはよりハイテクだ。電磁誘導と呼ばれる考え方を採用している。ステーターは強力な回転磁界を作る。この磁場が、導体であるローター内で電流を作る。この新たな電流が独自の磁場を作る。そして2つの磁界が互いに押し引きする。これがローターを回転させる。ローターはステーターからの磁場と同じ速さで回転しようとする。部品は回転するが接触しないので、まるで魔法のように感じられる。

カーボンブラシモーターはメンテナンスが必要か？

そうですね、手入れは必要です。これがカーボンブラシモーターの最大の問題点のひとつです。ブラシは常に動く部分で擦れている。そのため、時間が経つにつれて小さくなっていく。車のタイヤのゴムのようなものです。しばらくすると、ブラシはすべて使い切ってしまいます。そうなると、ブラシを交換する必要がある。交換しないとモーターが動かなくなります。

つまり、モーターとカーボンブラシモーターのメンテナンスが必要なのだ。モーター内部に溜まったカーボンダストを掃除する必要もあるかもしれない。しかし、インダクション・モーターには使い古しのブラシがない。そのため、非常に長寿命でメンテナンスコストも低い。これが、長時間休みなく運転する必要がある用途に選ばれる大きな理由です。

誘導モーターはより静かか？その音と走り方

電動ドリルを使ったことがある人なら、その騒音が大きいことを知っているだろう。その騒音の多くはモーターから発生しています。カーボンブラシモーターの騒音は、回転する整流子とカーボンブラシがこすれることで発生します。そのため、ブーンという特殊な音が発生します。回転数が上がると大きくなります。

誘導モーターはもっと静かです。ブラシが接触していないため、よりスムーズに作動します。通常聞こえるノイズは、磁界からの柔らかいハム音だけです。ベアリングの音も聞こえるかもしれません。エアコンや冷蔵庫など、家の中で低騒音を求めるものには、インダクション・モーターが最適です。騒音レベルは非常に低い。

どちらのモーターが押し出し力とトルクが高いか？

ここからが面白くなる。トルクとはモーターが生み出すねじれの力のことだ。ドリルが硬い木にネジを押し込むときに使う力だ。カーボンブラシモーターはトルクを出すのが得意だ。スイッチを入れるとすぐに大きなトルクを出すことができる。

カーボンブラシモーターが電動工具に適している理由は、この素早い起動とすぐに使えるパワーにある。ドリルのボタンを押すときは、今すぐパワーが欲しいものです。インダクション・モーターは強力で均一なトルクを持っています。しかし、フルパワーになるには少し時間がかかる。インダクション・モーターは、止まらずに使っているときの出力が高いことで知られています。そのため、同じ速度で動く機械に向いています。

スピードの変更は？コントロールしやすいのはどっち？

モーターの回転数を変えることは、多くの工具や機械にとって大きな問題である。カーボン・ブラシ・モーターのような直流モーターの速度は、非常に簡単に制御できる。直流電源からの電圧を変えるだけです。電圧が高ければ速度が上がる。電圧が低ければ低速になる。そのため、多くの手工具には速度を変えられるトリガーが付いている。

誘導モーターの速度を制御するのは難しい。その速度はAC電源の周波数に関係している。ほとんどの家では、この周波数は変化しない。モーターの速度を変えるには、特別な電子部品が必要です。この部品は可変周波数ドライブ（VFD）と呼ばれる。この部品は電源周波数を変えることができる。しかし、システムが複雑になり、コストもかかる。

エレクトロニクスはどのようにモーターを制御しているのか？

モータの速度とトルクを非常に正確に制御するために、私たちは回路基板上の電子部品を使います。単純なDCモーターの場合、よく目にする部品はhブリッジ・ドライバです。これにより、モーターを前進させたり後退させたりすることができます。

より制御性を高めるために、物作りをする人は一体型モータードライバーを使うかもしれない。TIのような会社のmc34933のような特別なチップを特別なボードに載せることができる。例えば、【デザイン】frdm-34933evbは フリーダム拡張ボード エンジニアに素晴らしい制御を提供します。電流レギュレーションやストール検出（モーターがスタックしているかどうかを知らせる）などを行うことができます。電流センス出力を測定することもできます。これにより、モーターがどの程度ハードに動作しているかを確認することができます。これにより、マシン全体をしっかりと保護することができます。このタイプの制御では、マイクロステッピングと呼ばれる非常に滑らかな動きを作ることができます。これはカメラのジョイントや3Dプリンターで使用できます。保護回路は新しいモーターシステムにとって非常に重要な部分です。

価格と寿命：どのモーターを買うのが賢いか？

価格を見ると、大きな違いがある。カーボンブラシモーターはコストが安い。そのシンプルなデザインは、製造時に簡単で安価に作れることを意味します。これが多くのハンドツールのコストを低く抑えることにつながっている。

インダクション・モーターは、ほとんどの場合、最初は購入コストが高くなります。しかし、時間の経過とともに、より良い選択となる可能性があります。ブラシを交換する必要がなく、メンテナンスもほとんど必要ありません。そのため、寿命までのコストは非常に低くなります。丈夫で長寿命。そのため、長年にわたって頼りにする必要がある重要な機械としては、正しい選択と言えるでしょう。

カーボンブラシモーターを使う仕事とは？

カーボンブラシモーターは、毎日使う多くのものに使われている。よく目にするのは 手 工具.よく見かける場所をいくつか紹介しよう：

• 電動工具：ドリル、のこぎり、グラインダー、サンダー。小型で始動トルクが高く、これらの作業に最適です。
• キッチン用品：ミキサー、ミキサー、コーヒーグラインダー。これらはハイパワーを素早く与えてくれる。
• 掃除機：掃除機を吸引し、掃除ブラシを回転させるモーターは、多くの場合カーボンブラシモーターである。
• その他の携帯品：ヘアードライヤーなど、携帯できる小物類。

多少の騒音があっても、小さなスペースで大きなパワーを必要とする作業に適している。一日中ではないが、頻繁に行う作業によく使われる。

どのような場合にインダクションモーターを選ぶべきか？

インダクション・モーターは長時間の作業に最適だ。ガスエンジンとは違う。電気モーターは静かでクリーンです。インダクション・モーターは、最も静かでクリーンです。インダクション・モーターが最も活躍する仕事をいくつか紹介しよう：

これらのアプリケーションは、静かに動作し、頼りになるものであることが要求される。何時間でも、何日でも、あるいは何年でも運転できます。誘導モーターは長持ちします。インダクション・モーターとカーボン・ブラシ・モーターのどちらを選ぶかは、常にその仕事によって決まります。それぞれに良い点があり、適した仕事があります。

覚えておくべき重要なこと

• カーボン・ブラシ・モーターは、直流電力を動かすために本物のブラシを使用します。トルクが大きく、価格も安いが、音が大きく、修理が必要だ。ハンドツールには最適です。
• 誘導モーターは回転する磁界を利用し、ブラシを持ちません。静かで寿命が長く、修理の必要がほとんどありません。家庭用品や大型機械に最適です。
• コントロール：カーボンブラシモーターの速度は簡単に変えられる。誘導モーターは速度を変えるのにもっと複雑な電子回路が必要です。
• コスト：カーボン・ブラシ・モーターは購入費が安い。誘導モーターは、初期費用は高くつきますが、長持ちし、信頼できるため、後々の費用を節約できます。