技術解説

モータ制御

新着テーマ

技術解説
ブラシレスモータの基本

PDFダウンロード

モータ制御

ブラシレスモータの基本

この回および次回は駆動回路設計の前提としてブラシレスモータの構造や特性を概説します。

12章 ブラシレスモータ

ブラシレスモータの成り立ち

ブラシレスモータは、ブラシ付きDCモータの欠点であったブラシと整流子を省き、 寿命やメンテナンス性を改善し、静音性に優れています。 また、構造上の自由度が高く様々な機器に組み込み易いモータです。 効率が高く省エネであることから、産業機器ばかりでなく、 情報機器や、家電製品にまで幅広く使用されるようになってきました。

ブラシ付きとブラシレスモータの比較
ブラシレスモータの構造種別
インナーロータ型

磁石をロータ(回転子)にし、巻線をステータ(固定子)にして外側に配置した構造です。

この構造形式のモータは、次のような特長があります。
・回転軸のイナーシャ(慣性モーメント)が小さい
・小型化できる
・放熱性能が良い
アウターロータ型

インナーロータ型と逆に、内側にコイルを、外側に磁石を配置し外側を回転させるもので、 これをアウターロータ型といいます。 アウターロータ型はインナーロータ型に比べ、 回転軸のイナーシャは大きいのですが、磁石を小型化する必要がなく、 コイルを巻く加工も楽にできる構造で比較的低コストです。 また、ロータを扁平にして、コイルをプリント基板に直接取り付け、 薄型平板構造にしたモータもあります。 アウターロータ型モータは、 HDDのスピンドルモータやポリゴンスキャナやガルバノスキャナモータ、 ブラシレスファンモータ、ドローンの動力モータなどに採用されています。

ブラシレスモータのコイル結線

一般に3相ブラシレスモータのコイル結線は、 下記の様なY字型の中点を持ったスター結線にします。

ブラシレスモータは3相が主流

一般的なブラシレスモータは3相です。 基本的な3相ブラシレスモータは、2極 3スロットモータです。 その他に4極3スロット、4極6スロット、8極12スロットと極数、スロット数の多いものもあります。 極数、スロット数が大きくなるほど、大きなトルクが得られトルクリップルも小さくなります。 極とは、回転ロータの永久磁石の極数を表し、N極/S極が一対で2極モータと呼びます。 モータ制御から見ると、極が2倍になると速度は1/2倍、極が4倍になると速度は1/4倍になるので 極数が多いほど、制御回路の高速処理力が求められます。 相とは、ステータのコイルの数を表し、 3相モータとは120度間隔で独立したコイルが3個あるモータです。 スロットとは、ステータのコイルの数を表し、 3相モータでは3の倍数になります。

【関連ページ】 ドライバ/モータドライバ IC