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ブラシレス・モータへの移行に関する技術的な課題は何か?

ブラシレス・モータへの移行に関する技術的な課題は何か?

20世紀において、多くのアプリケーションに最適なモータは、構造が単純であるという理由からブラシ付きモータでした。

ブラシ付きモータは、スイッチが入るとすぐに動作し、電圧を変えると速度が変化し、端子間の電圧を逆にするとモータも逆転します。

これは整流子と呼ばれるモータの機械的スイッチによって可能です。

 

整流子は、回転するモータ・コイルに接続される回転式銅スリップ・リングと固定モータ・ケースからスリップ・リングに電流を流すスライディング・コンタクトで構成されています。

モータ・コイル・アセンブリが​​回転すると、コイル端子がスライドしてブラシを過ぎ、回転を維持するような形でコイルに電流を流します(そのため、ブラシ付きモータと命名されています)。

残念ながら、現代の効率においてこの「古典的な」技術では、ブラシ付きモータは同等のブラシレス・モータよりもはるかに環境への影響が大きくなっています。

 

まず、ブラシ付きモータは低効率です。ブラシレス・モータは90%の効率を達成できますが、ブラシ付きモータは70%で「限界」に達します。

整流子があるのでブラシ付きモータは使いやすくなっていますが、課題もあります。

すなわち、整流子には機械的摩耗が生じて粉塵を発生させ、モータの性能と寿命の両方を低下させます。

 

モータ電流がコイルからコイルに切り替わると、電気アークが発生し、オゾンを発生させたり、音響ノイズや電子放出を引き起こして電気機器に障害を与えることがあります。

埃っぽい環境や可燃環境では、ブラシのアーク放電で火災や爆発さえも起こる可能性があります。

同時に、国際エネルギー効率基準(北米のENERGYSTAR®やEUのEcodesignなど)が企業に遵守を強制するため、採用が加速されます。

 

従来型ブラシ付き電動モータとブラシレス・モータの交換という考えは、高い効率と信頼性を手っ取り早く実現する方法のように見えますが、ブラシレス・モータの実装は技術者にとって大きな課題です。

この場合、3相インバータが電気的に整流子の役割を果たす必要があります。

インバータは通常マイクロコントローラによって制御されるゲート・ドライバを必要とします。

 

これらのアプリケーションを開発する技術者は、ハードウェアの設計やマイクロコントローラのプログラミングに精通していなければならず、またシステムの効率を最大化するために、モータの物理学を十分理解している必要もあるので,多くの技術者がブラシレス技術への切り替えに不安を感じています。

半導体業界は、「使いやすい」モータ・ドライバ・ソリューションを提供することにより、ブラシレス・モータ配備への移行をサポートできるので、アプリケーション・エンジニアはモータを回転させる方法ではなく、アプリケーションそのものに能力を集中させることができます。

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オン・セミコンダクターは、高度に統合されたLV8907ドライバICと併せて、ソフトウェア開発なしで、ブラシレス・モータをブラシ付きモータと同程度に使いやすくするモータ・ドライバICを発表しました。

このICは、産業用、民生用、および車載アプリケーションで使用でき、わずか6個の電源スイッチといくつかの受動部品しか必要ありません。

LV8907は、スタートアップ、センサレス整流、各種安全機能に対応します。

 

モータ速度の制御に必要なものは、ブラシ付きモータ・アプリケーションと同様、パルス幅変調(PWM)制御信号だけです​​。

オン・セミコンダクターのLV8907が、どのようにブラシ付きモータからブラシレス・モータへの円滑かつ容易な移行を支援できるかを学習するには、ここ(『LV8907UW: 車載用ゲートドライバ内蔵センサレス3相BLDCモータコントローラ』)をクリックしてください。

LV8907UW ppt

出典:『ブラシレス・モータへの移行に関する技術的な課題は何か?』オン・セミコンダクター


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