モーターの分類と用途

誰もが知っているように、モーターはトランスミッションおよび制御システムの重要な部分です。現代の科学技術の発展に伴い、実用化におけるモーターの焦点は単純な伝達から複雑な制御へと移り始めています。特にモーターの速度と位置。 、トルクの正確な制御。ただし、モーターは用途に応じて設計や駆動方法が異なります。一見すると選定が非常に複雑に思えますので、回転電機の用途に応じて基本的な分類を行うことにします。以下では、モーターの中で最も代表的で最も一般的に使用され、最も基本的なモーター、つまり制御モーター、動力モーター、信号モーターを徐々に紹介します。

制御モーター
制御モーターは主に精密な速度と位置の制御に使用され、制御システムの「アクチュエーター」として使用されます。サーボモーター、ステッピングモーター、トルクモーター、スイッチトリラクタンスモーター、DCブラシレスモーターなどに分けることができます。
サーボモーター
サーボモーターは、入力電圧信号をモーターシャフト上の機械出力に変換し、制御対象をドラッグして制御目的を達成するために、さまざまな制御システムで広く使用されています。一般に、サーボ モーターは、印加された電圧信号によってモーターの速度を制御する必要があります。速度は、印加電圧信号の変化に応じて連続的に変化します。トルクはコントローラが出力する電流によって制御できます。モーターの反射が早いので、音量は小さく、制御力も小さくする必要があります。サーボモーターは主にさまざまなモーションコントロールシステム、特にサーボシステムで使用されます。

サーボモーターにはDCとACがあります。初期のサーボモーターは一般的な DC モーターです。制御精度が高くない場合には、サーボモータとして一般的なDCモータが使用されます。永久磁石同期モータ技術の急速な発展により、ほとんどのサーボモータは AC 永久磁石同期サーボモータまたは DC ブラシレスモータを指します。
2.ステッピングモーター
いわゆるステッピング モーターは、電気パルスを角変位に変換するアクチュエーターです。より一般的には、ステッピング ドライバーがパルス信号を受信すると、ステッピング モーターを駆動して設定方向に固定角度回転します。パルス数を制御することでモーターの角変位を制御し、正確な位置決めを実現します。同時に、パルス周波数を制御することでモーターの速度と加速度を制御し、速度調整の目的を達成します。現在、より一般的に使用されているステッピング モーターには、リアクティブ ステッピング モーター (VR)、永久磁石ステッピング モーター (PM)、ハイブリッド ステッピング モーター (HB)、および単相ステッピング モーターが含まれます。

ステッピングモーターと通常のモーターの違いは主にパルス駆動の形式にあります。この機能により、ステッピング モーターを最新のデジタル制御技術と組み合わせることができます。ただし、ステッピング モーターは、制御精度、速度変化範囲、低速性能の点で、従来の閉ループ制御 DC サーボ モーターほど優れていません。したがって、精度要件がそれほど高くないアプリケーションで主に使用されます。ステッピングモーターは、構造が簡単で信頼性が高く、低コストであるため、さまざまな生産現場で広く使用されています。特にCNC工作機械の分野では、ステッピングモータはA/D変換が不要で、デジタルパルス信号を直接角変位に変換するため、最も理想的なCNC工作機械のアクチュエータとされています。
ステッピング モーターは、CNC 機械での応用に加えて、自動フィーダーのモーター、汎用フロッピー ディスク ドライブ、プリンターやプロッターなど、他の機械でも使用できます。
さらに、ステッピング モーターにも多くの欠陥があります。ステッピング モーターは無負荷起動周波数により低速では正常に動作しますが、一定速度以上では起動できず、鋭いハウリング音が発生します。サブディビジョンドライバーの精度はメーカーによって大きく異なる場合があります。細分割数が大きくなるほど、精度の制御が難しくなります。また、ステッピングモーターは低速回転時に振動や騒音が大きくなります。
3. トルクモーター
いわゆるトルク モーターは、扁平多極永久磁石 DC モーターです。アーマチュアには、より多くのスロット、整流子の数、および直列導体があり、トルクリップルと速度脈動が低減されます。トルクモータにはDCトルクモータとACトルクモータの2種類があります。

中でもDCトルクモーターは自己インダクタンス・リアクタンスが小さいため応答性が非常に良く、非常に優れた特性を持っています。その出力トルクは入力電流に比例し、ローターの速度や位置には関係ありません。ロック状態に近い場合、低速で負荷に直結することができます。歯車減速を使用しない場合、負荷のシャフト上で高いトルク対慣性比を生成することができ、減速歯車の使用によるシステム誤差を排除できます。
AC トルク モーターは同期と非同期に分類できます。現在は、低速かつ大トルクの特性を持つかご型非同期トルクモータが使用されています。一般に、ACトルクモーターは繊維産業でよく使用され、その動作原理と構造は単相非同期モーターと同じです。しかし、かご型回転子は電気抵抗が大きいため、機械的特性が柔らかい。
4. スイッチトリラクタンスモーター
スイッチドリラクタンス モーターは、新しいタイプの速度調整モーターです。構造が極めてシンプルかつ堅牢で、コストが安く、速度調整性能に優れています。従来の制御モーターの強力な競争相手であり、強力な市場潜在力を持っています。ただし、トルクリップル、運転音、振動などの問題もあり、実際の市場アプリケーションに最適化して適応するには時間がかかります。

5. ブラシレスDCモーター
ブラシレス DC モーター (BLDCM) はブラシ付き DC モーターに基づいて開発されていますが、その駆動電流は妥協のない AC です。ブラシレスDCモーターは、ブラシレスレートモーターとブラシレストルクモーターに分けられます。 。一般に、ブラシレスモータの駆動電流には台形波（一般的には「方形波」）と正弦波の２種類があります。前者をDCブラシレスモーター、後者をACサーボモーターと呼ぶこともあり、ACサーボモーターの一種でもあります。

ブラシレスDCモーターは慣性モーメントを小さくするために「細身」の構造を採用するのが一般的です。ブラシレス DC モーターは、ブラシ付き DC モーターよりも重量と体積がはるかに小さく、対応する慣性モーメントを 40% ～ 50% 削減できます。永久磁石材料の加工のため、ブラシレス DC モーターの一般的な容量は 100 kW 未満です。
機械特性や調整特性の直線性が良く、回転速度範囲が広く、寿命が長く、メンテナンスが容易で騒音も低く、ブラシに起因する一連のトラブルがありません。したがって、この種のモーターは優れた制御システムを備えています。応用の可能性.