ブラシ付きモーターとブラシレス モーターの違いとは？

DC 電気モーターは、現代社会が大きく依存してきた最も重要な発明の 1 つです。これらのモーターは、家電製品、電動工具、ドローン、PC 冷却システム、ロボット工学、および電気自動車で使用されています。

現在使用されている最も一般的な DC 電気モーターの 2 つは、ブラシ付き DC モーターとブラシレス DC モーターです。どちらのモーターも、電磁気を使用して機械的な回転を提供するという同じ基本的な考え方を持っています。しかし、設計コンセプトが異なるため、ブラシ付きモーターとブラシレス モーターでは、性能、コスト、およびメンテナンスに違いが生じます。

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では、ブラシ付きとブラシレスのどちらのモーター設計が優れているのでしょうか?

DC電気モーターはどのように機能しますか?

電気モーターは、電気を機械エネルギーに変換します。電気が銅の巻線を通過できるようにすることでこれを行い、モーター内部の永久磁石を励起する電磁場を作成し、ローターを動かして機械的エネルギーを生成します。

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ブラシ付きモーターとブラシレス モーターは、電気を機械エネルギーに変換するという同じ目的を持っていますが、設計は異なります。それらの違いを理解するために、ブラシ付きモーターから始めて、モーター設計について話しましょう。

ブラシ付きモーター設計

ブラシ付きモーターは、今では 1 世紀以上にわたって生産されています。それらは、モーターに電力を供給するために一対のカーボンブラシを利用する単純化された設計を持つことが知られています.ブラシ付きモーターには、常に次の 4 つの主要部品があります。

• 固定子: モーターの静止部分。ローターを動かす永久磁石が含まれています。
• ローター： モーターの回転部分。これには銅コイルが含まれており、電力が供給されると、銅コイルが電磁気になります。
• 整流子: ローターの半回転ごとに極性を反転させることにより、ローターが回転し続けることを保証する金属リング。
• ブラシ: 電源の端子に直結するカーボン製の固定パーツ。それらは電力を整流子リングに中継し、回転子を作動させます。

ブラシ付きモーターは、ブラシを使用してモーターに電力を供給しながら、ローターと整流子の両方を回転させます。ローターは銅の巻線で構成されており、電力が供給されると基本的に電磁石になります。

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では、2 つの磁石が接近するとどうなるでしょうか。

まあ、磁極の配置に応じて、それらは互いに引き付けたり反発したりします.ブラシ付きモーターの目的は、引力と反発力を利用してモーターを回転させることです。ここで整流子が役に立ちます。

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整流子は、回転子の磁極を 180 度ごとに切り替える、回転子の中心にある金属リングです。これにより、ローターの磁極が常にステーターの同じ磁極と一致し、反発が発生します。

結果？連続 機械的な回転には十分な力があります ブレンダー（またはブラシ付きモーターを使用するもの）に電力を供給します。

ブラシレス モーター設計

ブラシレス モーターは、電子機器でトランジスタがより一般的になった 1980 年代に人気を博し始めました。すぐに利用できること 固体部品 ブラシレスモーターの電動工具、家電、電子機器への応用に大きな役割を果たしました。複雑でありながら効率的な設計により、ブラシレス モーターはブラシ付きモーターよりも大きなトルクを得ることができます。

ブラシレス モーターの設計には、いくつかの重要な部品が採用されています。それらには次のものが含まれます。

• 固定子: モーターの静止部分。電力が供給されると、アクティブな磁石になるいくつかの銅コイルが含まれています。
• ローター： モーターの回転部分。これには、固定子と回転子の間の電磁界によって回転する永久磁石が含まれています。
• ホール効果センサー: 通電しているコイルと通電していないコイルを検出するセンサー。
• 制御回路: ステータ内のどのコイルに通電するかを決定するように設計された電子回路。

名前が示すように、ブラシレス モーターはモーターに電力を供給するためにブラシを使用しません。ブラシレス モーターには、通電整流子もありません。代わりに、ホール効果センサーと制御回路を使用して、ステーターとローターの対向する磁極が常に整列するようにします。もう 1 つの違いは、固定子が銅の巻線を収容し、回転子が永久磁石を収容することです。

ブラシレス モーターは、基本的にブラシ付きモーターと同じように動作します。磁極の違いを使用してローターを動かし、回転とトルクを生成します。

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しかし、ブラシと整流子がなければ、どうやって銅の巻線に電力を供給できるのでしょうか?

簡単に言えば、銅の巻線を静止させます。ワイヤを介してコイルに直接電力を供給できるため、固定銅巻線ではブラシは不要です。

整流子に関しては、ブラシレス モーターはホール効果センサーと制御回路を使用します。ホール センサーは、固定子の銅巻線の横に配置された平らな円形センサーです。固定子には複数のコイルが収納されているため、ホール センサーはこれらのコイルの 1 つに通電されているかどうかを検出できます。

次に、センサーは読み取り値を制御回路に渡し、どのコイルに通電するかを決定します。したがって、回転子の永久磁石が引き寄せる磁極に近づくと、制御回路はこれらのコイルへの通電を停止し、回転子の永久磁石を引き付ける次のコイルに通電します。制御回路はまた、永久磁石の前にコイルに通電し、反発を引き起こし、回転にさらにトルクを加えます。

ブラシ付きモーターとブラシレス モーターの長所と短所

モーター設計の違いにより、ブラシ付きモーターとブラシレス モーターの両方に長所と短所があります。以下は、それらの長所と短所を理解するのに役立つ表です。

寿命	短い	長いです
加速度	中くらい	高い
効率	中くらい	高い
トルク	中くらい	高い
音響	うるさい	静かな
料金	安価な	高価（制御回路付）

ブラシ付きモーターまたはブラシレス モーターを搭載したハードウェアを購入する必要がありますか?

表でわかるように、ブラシレス モーターは、ブラシ付きモーターよりもあらゆる点で (コストを除く) 優れています。それらは、より高いトルク、より速い速度加速、より低い騒音、およびより高い効率を提供し、より耐久性があります。

そのため、新しい電動工具、キッチン家電、ドローン、またはモーターを必要とするものを購入する機会があれば、ブラシレス モーターを搭載したアイテムを選択することをお勧めします。

では、ブラシ付きモーターは廃止されるべきでしょうか?

うーん、ダメ。特に、ブラシレス モーター (および制御回路) は、ブラシ付きモーターを使用するアイテムよりも大幅に高価になるためです。また、ブラシレス モーターはブラシ付きモーターよりも優れていますが、ブラシ付きモーターが悪いわけではありません。実際、ブラシ付きモーターは十分に優れています。ブラシ付きモーターを使用しても、ブラシレス モーターを使用する場合と同じタスクを実行できます。

ネストハブvsネストハブ最大

一般に、ブラシレス モーターは、ツールや機器内の理想的なモーターです。しかし、代わりにブラシ付きモーターを使用したい場合もあります。これらの状況には次のものが含まれます。

• モーターを瞬間的なバーストで使用する場合 (ブレンダー、パワー シート、ワイパーなど)
• 工具・器具が年に数回しか役に立たない場合
• タスクがあまりトルクを必要としない場合 (例: おもちゃ、通気孔)
• 極端な動作条件。ブラシ付きモーターは、極端な気象条件で故障する可能性のあるセンサーや制御回路を必要としません

賢い買い物

ブラシ付きモーターとブラシレス モーターの違いが理解できたので、台所用品、工具、備品を購入する際に賢く購入しやすくなることを願っています。これは、同じブランドの製品で、同じ機能を持ち、同じフォーム ファクターを使用しているにもかかわらず、一部のアイテムが対応するアイテムよりも高価である理由も説明する必要があります。ブラシレス モーターを使用して高級品を購入できるからといって、それが必ずしも賢明な購入であるとは限らないことを覚えておいてください。