電動工具へのブラシレスDCモーターの導入

新型バッテリーと電子制御技術の進歩により、ブラシレスDCモーターの設計・製造コストは大幅に削減され、ブラシレスDCモーターを必要とする便利な充電式工具が普及し、より広く応用されるようになりました。工業製造、組立、保守業界で広く利用されていますが、経済発展に伴い、家庭での需要もますます高まり、年間成長率は他の業界を大きく上回っています。

2. 便利な充電式電動工具モーターの応用タイプ

2.1 ブラシ付きDCモーター

従来のブラシレスDCモーターの構造は、ローター（シャフト、鉄心、巻線、整流子、ベアリング）、ステーター（ケーシング、磁石、エンドキャップなど）、カーボンブラシアセンブリ、カーボンブラシアーム、その他の部品で構成されています。

動作原理：ブラシ付きDCモータの固定子には、固定された主極（磁石）とブラシが取り付けられており、回転子には電機子巻線と整流子が取り付けられています。DC電源からの電気エネルギーは、カーボンブラシと整流子を介して電機子巻線に入り、電機子電流を発生させます。電機子電流によって発生した磁場は、主磁場と相互作用して電磁トルクを発生させ、モータを回転させて負荷を駆動します。

欠点：カーボンブラシと整流子が存在するため、ブラシモーターの信頼性が低く、故障、電流不安定、寿命が短く、整流子の火花が電磁干渉を引き起こす。

2.2 ブラシレスDCモーター

従来のブラシレスDCモーターの構造は、モーターローター（シャフト、鉄心、磁石、ベアリング）、ステーター（ケーシング、鉄心、巻線、センサー、エンドカバーなど）、およびコントローラー部品で構成されています。

動作原理：ブラシレスDCモーターは、モーター本体とドライバーから構成される、典型的なメカトロニクス製品です。動作原理はブラシ付きモーターと同じですが、従来の整流子とカーボンブラシの代わりに位置センサーと制御線が用いられ、感知信号から発せられる制御指令によって電流の方向が変換されることで整流動作が実現され、モーターの一定の電磁トルクと操舵が確保され、モーターが回転します。

電動工具におけるブラシレスDCモーターの解析

3. BLDCモーターの応用における利点と欠点

3.1 BLDCモーターの利点：

3.1.1 シンプルな構造と信頼できる品質：

整流子、カーボンブラシ、ブラシアームなどの部品をキャンセルし、整流子の溶接を行わず、仕上げ工程を行います。

3.1.2 長寿命：

従来の整流子構造を電子部品に置き換えることで、カーボンブラシや整流子の火花、機械的摩耗などが原因で発生するモーターの寿命短縮の問題を解消し、モーターの寿命を数倍に延ばすことができます。

3.1.3 静音性と高効率性：

カーボンブラシと整流子構造がないため、整流子の火花やカーボンブラシと整流子間の機械的摩擦が回避され、騒音、発熱、モーターエネルギー損失、モーター効率の低下を防ぎます。ブラシレスDCモーターの効率は60～70%ですが、ブラシレスDCモーターの効率は75～90%に達することができます。

3.1.4 より広い速度調整および制御機能：

精密な電子部品とセンサーにより、モーターの出力速度、トルク、位置を正確に制御でき、インテリジェントで多機能な動作を実現します。