ブラシ付きDCモーターの仕組み



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公開日:2017/10/28 , 最終更新日:2023/12/9         

前提知識
 ・モーターの種類
 ・ローレンツ力
 ・磁束密度


■ブラシ付きDCモーターの仕組み

ブラシ付きDCモーターは磁場の中にあるコイルに電流を流す事で発生するローレンツ力を回転方向に利用することでコイルを回します。 回転力(ローレンツ力)は以下の式で表します。なお力の発生する方向はフレミングの左手の法則から解ります。




整流子は、コイルが回るとある所で電流をカットする機能を持っており、電流がカットされたら暫くの間惰性でコイルが回ります。 整流子が無いとコイルが180°回ったところで電流の向きが逆になってしまうので力の向きも逆になり回転しなくなります。一度電流をカットし、更に180°回ったところで コイルと電気回路を繋ぎなおすことで、磁束と電流の向きが常に同じになるので、同じに方向に回転することができます


■ブラシ付きDCモーターの電圧、トルクの式

モーターの等価回路は以下となります。モーターはモーター自身の角速度ωに比例して逆起電力eが発生します。 この時の逆起電力値はKeωとなります。(Ke:逆起電力定数)



回路方程式は以下のとおり。



また(1)において、力[N]をトルク[Nm]に変換するための変換係数とBLsinθはモーターの特性から決まるので、まとめて1つの定数で表すこととしKt(トルク定数)と置くと(1)は以下の様に表現できます。




以上がモーターの基本的な原理となります。次に、

 ・モーターの基本的な動作をシミュレーションで確認する場合はこちらを参照。
 ・モーターの回転速度を調整する方法については、PWM制御を参照。
 ・モーターの回転方向を変化させる方法については、Hブリッジ回路を参照。









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