適切な BLDC モーターの選び方

ブラシレスDCモーター(BLDC) は、長寿命、低ノイズ、高トルクのため、産業オートメーション、自動車、医療機器、人工知能などの業界で広く使用されています。BLDC には幅広いサイズとタイプがあり、実際にアプリケーションの性能要件を満たす適切な BLDC モーターを選択する必要があります。 このブログでは、SIT がアプリケーションに適した BLDC モーターを選択する方法を紹介します。

 

1. 正しい BLDC モーター タイプを選択します

ブラシレスDCモーターは構造によりインランナータイプとアウトランナータイプの2種類に分けられます。 基本的には同じ原理で動作しますが、利点と制限が異なります。 インランナー BLDC モーターは、ステーター (固定要素) が外側、ローター (回転要素) が内側に配置され、ローターがステーターの内側で回転します。 アウトランナー BLDC モーターは逆の設計です。ステーターが内側、ローターが外側に配置され、外側のローターが中央のステーターの周りを回転します。 比較すると、インランナーブラシレスモーターは小径で高速なため高速用途に適しており、アウトランナーブラシレスモーターは直径が大きく放熱性に優れているため、低速トルクが使いやすく低回転用途に適しています。 -スピードアプリケーション。

 

 

センサーの有無に応じて、BLDC モーターはセンサー付き BLDC モーターとセンサーレス BLDC モーターにも分けられます。 通常、どちらを選択するかはコストによって決まります。 センサーレスモーターは、ファン、冷蔵庫のコンプレッサー、エアコン、園芸工具などの低コスト可変速モーター用途などで使用されることが増えています。 ただし、電動自転車や電動自転車などの電動工具など、始動時に高トルクが必要なアプリケーションでは、センサー付きモーターを使用する必要があります。

 

また、材料面では高効率、低価格、低温度上昇のフェライトBLDCモータを優先して採用しています。 アルニコ BLDC モーターまたはレアアース BLDC モーターは、厳密な性能要件、小型サイズ、および高い周囲温度の場合にのみ検討する必要があります。

 

2. モーター選択の主要な性能パラメータ

ブラシレス DC モーターを選択する場合、パラメータは最も重要な選択要素の 1 つです。 その中で、最も重要な 3 つの性能パラメータは、トルク、スピード、パワーです。

 

2.1 トルク

簡単に言えば、モーターのトルクはモーターの回転力の大きさであり、モーターの負荷容量を反映します。トルクが大きいほど、モーターが耐えられる負荷は大きくなり、モーターの性能は比較して優れています。

 

ただし、実際には、アプリケーションに必要な最大トルクを考慮する必要があります。これは、モーターのトルク、慣性モーメント、摩擦を加算することで得られます。 さらに、最大要求トルクに影響を与える追加の要因 (エアギャップの空気抵抗など) がいくつかあり、少なくとも 20% のトルクマージンが必要です。

 

最大要求トルクに加えて、モーターの平方根トルク (RMS) も考慮する必要があります。 RMS は、実際のアプリケーションに必要な連続出力トルクとして近似できます。 これは、最大トルク、負荷トルク、慣性モーメント、加速度、減速度、実行時間などのさまざまな要因によって決まります。

 

2.2 回転速度

モーターの回転速度はアプリケーションと密接に関係しており、たとえばモーターの回転速度はドローンの飛行速度を直接決定します。 したがって、モーターを選択する際には、回転数を考慮することが不可欠です。

 

モーター速度は、KV 値、KV - ボルト当たりの回転数、または RPM/V で表され、モーターがボルト当たり何回回転するかを示します。 モーターの最高速度 (RPM) は、KV 値にバッテリー電圧を掛けるだけで求められます。

 

RPM=KV * V (供給電圧)

 

この式によれば、ブラシレス モーターの速度は理論的には電圧と線形に関係します。 KV 値は、電圧が 1 ボルト増加するごとにモーターの RPM が増加する量です。 電圧が増加すると、モーターはより速く回転します。

 

一般的な電動自転車は数百 RPM で回転しますが、電動車両はもう少し高く、最大数千 RPM、場合によっては数万 RPM まで回転します。 非常に低い出力速度が必要な場合は、減速機と組み合わせるかどうか、またどのような減速機と組み合わせるかを検討する必要があります。

 

また、使用条件によっては速度調整範囲も考慮する必要があります。 たとえば、ヘアドライヤーの速度要件は、最高速度と平均速度の差が大きくないこと、つまりモーターの速度範囲が小さいことです。 一方、コンベヤー ベルトやロボット アーム システムなどの一部のポイントツーポイント位置決めシステムでは、広い速度範囲のモーターが必要です。

 

2.3 電力

モーターの出力は、アプリケーション機械が必要とする出力に応じて選択し、モーターを定格負荷で動作させるようにしてください。 選ぶ際の注意点は以下の2点です。

 

モーター出力が小さすぎると、長時間モーターに過負荷がかかり、モーターの発熱、振動、速度低下、異音などの現象が発生します。焼けてしまうこともあります。

 

モーターの出力が大きすぎると、出力される機械的出力を十分に活用できず、力率と効率が高くなくなり、ユーザーや電力網に悪影響を与えるだけでなく、電力の無駄も発生します。

 

したがって、アプリケーションのニーズに応じて、適切な出力を持つモーターを選択することが非常に重要です。 出力、トルク、速度の 3 つのパラメータの値を計算する式を使用してモーターを選択できます。

 

出力 (W)=速度 (RPM) * トルク (Nm) / 9.55

 

たとえば、120W のモーターを選択したい場合、どうすればよいでしょうか? まず回転数を確認し、次に負荷に必要なトルクを確認します。 たとえば、速度が 3000RPM でトルクがわずか 0.3NM の場合、上記の式によれば、W=RPM*NM/9.55=90、つまり最大出力は 90W であることが確認されます。であれば、100Wモーターを選択すれば問題ありません。 ただし、使用環境が厳しい場合や連続動作時間が長い場合は、125Wを選択した方が若干余裕があり安全です。

 

上記の 3 つの主要なパラメータに加えて、アプリケーション要件に応じて、モーターの電圧、電流、防水定格なども考慮する必要がある場合があります。

 

2.4 電圧

 

DC モーターの定格電圧は、動作に最も効率的な電圧を示します。 アプリケーションによって印加される電圧がモーターの定格電圧に適切であることを確認する必要があります。 電圧が小さすぎるとモーターは動作しませんが、印加される電圧が高すぎると巻線が短絡し、電力損失またはモーターの完全な損傷が発生します。

 

2.5電流

電流はモーターを駆動するための電力であり、電流が多すぎるとモーターが損傷する可能性があります。 DC モーターの場合、動作電流と停止電流が重要です。 動作電流は、モーターが通常のトルクで消費すると予想される平均電流です。 ストール電流は、モーターをストールまたは 0 RPM で動作させるのに十分なトルクを加えます。

 

2.6 防水定格

 

ブラシレスモーターの保護等級はIPに数字を加えたもので表され、数字が大きいほど防水等級が高くなります。

 

3. アプリケーションの目的を定義する

 

ブラシレス DC モーターはアプリケーションごとに設計と駆動方法が異なるため、選択が非常に複雑になります。 モーターの選択を簡素化するには、モーターの使用状況に基づいてコア要件を定義する必要があります。

 

いいえ	主な応用分野	応用例	要件
1	産業自動化	産業用ロボット、産業用大型シーリングファン、産業用大型ウォーターポンプ	高始動トルク、シンプルな構造、低価格、高信頼性、メンテナンスの容易さなど。
2	車	駆動モーター、電動シート、電動ウィンドウ、電動ミラー、ウォーターポンプ、燃料ポンプなど	超高速、軽量、幅広い調整
3	電動工具	ボール盤、丸鋸、研削盤、振り子	ハイパワー、ハイスピードなど
4	医療リハビリテーション機器	人工呼吸器、医療用ベッド、電動車椅子、マッサージチェアなど	広い調整範囲、小型、長寿命、低騒音など。
5	家電製品	冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、掃除機、シーリングファンなど	低電力など
6	パーソナルケア製品	ヘアドライヤー、美容機器、ヘアアイロン。 等	高絶縁レベル、低騒音、良好な放熱性など
7	ガーデンツール	芝刈り機、葉吹き機、電動剪定機。 等	ハイパワー、長時間持続など
8	他の	ドローン、人力タクシー、ビデオ監視機械など。 等	状況によります

 

BLDC の選択は包括的なシステム解析のプロセスであり、アプリケーション要件に応じてモーター選択のあらゆる側面のバランスをとる必要があります。 SITもその一つですBLDC モーターのサプライヤー中国で。 当社には経験豊富なエンジニアリング チームがおり、お客様のアプリケーションに最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。 モーターに関するご要望がございましたら、お気軽にお問い合わせください。