#2020/09/17 縦割りが生じるくらい、『行政機関』はたくさん分かれていたりします。

無整流子モーター

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この用語のポイント

・固定子側で磁極を制御して回転子の磁石を回すよ

簡単にいうと…

無整流子モーターとは

 固定子側で磁極を制御し、回転子の磁石を回す電気モーター

という技術個体です。

ブラシレスDCモーター、BLDCモーターとも呼ばれます。

同じ直流モーターである整流子モーターと比べて、摩耗してしまうブラシ(と整流子)がない分、メンテナンス性が容易であるという特徴があります。

詳しくいうと…

ブラシレスDCモーターは、右図のような外観を(だいたい)していますが、これを輪切りにして、内部の断面図を覗いてみましょう。

 

 

 

左図のように、内部では固定子側に複数のコイルがそれぞれ設置され、中央に回転子である永久磁石が入っています。

 

 

 

 

 

ブラシレスDCモーターでは、通電され磁界を形成するのは一部のコイルです。

左図では、コイルAコイルCに通電され、それぞれ異なるN極/S極の磁界を生みます。磁界の向きがAとCで異なるのは、電流の向きが互いに異なるためです。

ここでは、回転子のS極が、コイルAのS極と反発し、またコイルCのN極に吸引されることで、時計回りに回転を始めます。

 

次のステップでは、コイルAコイルB

 

通電されて磁界が形成されます。

先ほどと同様に、回転子に対する各コイルの磁極に応じて、回転子はさらに時計回りに回転を続けます。

 

 

 

最後に、すこし過程を飛び越えた左図の位置に回転子があるとします。

このとき、コイルAコイルCが磁極をもちますが、2つ前の図に比べると、各コイルのN極/S極方向が逆転していることがわかります。

これは、コイルに供給される電流の向きが、先ほどとは逆になっているため、そこから生じる磁界の向きも逆転するためです。

 

こうしたコイルへの通電・磁極制御には、電子回路が用いられています。回転子の角度を検出するホール素子と呼ばれる半導体素子や、通電方向を逆にする(転流する)転流回路などがあります。

 

以上のように、ブラシレスDCモーターは、ブラシ・整流子を用いることなく、固定子側で磁極制御をすることで、回転子の磁石を回転させることができます。

摩耗部品であるブラシを用いず、メンテナンスが容易なため、CD-ROM装置、PCの冷却ファン、扇風機や掃除機から、ハイブリッドカーなどにまで、幅広く搭載されています。

 

 

・無整流子モーターでは、固定子側でコイルが磁極制御されるよ
・回転子側の磁石は、固定子側の磁極に反発・吸引されながら回転するよ
 

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つまり…

無整流子モーターとは

 固定子側で磁極を制御し、回転子の磁石を回す電気モーター

という技術個体なわけです。

 

高速回転する回転子の位置検出をしつつ、コイルの磁極制御を行なうとは、いまどきの電子回路はすごいのぉ。

歴史のツボっぽくいうと…

1832年 イギリスの科学者ウィリアム・スタージャンが、

     整流子式直流モーターを発明する。

1970年代以降 半導体技術の発展により、

        電子制御によるブラシレスDCモーターが開発される。

 

 

<参考文献>(2018/12/16 visited)

無整流子電動機 - Wikipedia
Brushless DC electric motor - Wikipedia
https://www.renesas.com/jp/ja/support/technical-resources/engineer-school/brushless-dc-motor-01-overview.html

 

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