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知ってトクする!目からウロコのモーター速度制御 ブラシレスモーター編

ハンドブック

知らないままじゃ、もったいない。 ブラシレスモーターの ホントのチカラ!

小型モーターの速度制御というと、インバータ駆動の三相モーターやサーボモーターしか選択肢がないと思われがちだが、速度制御に特化したブラシレスモーターはご存知だろうか?本誌では、ブラシレスモーターの真の能力と小型速度制御モーターの選定のポイントを紹介していく。

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このカタログについて

ドキュメント名 知ってトクする!目からウロコのモーター速度制御 ブラシレスモーター編
ドキュメント種別 ハンドブック
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取り扱い企業 オリエンタルモーター株式会社 (この企業の取り扱いカタログ一覧)

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このカタログの内容

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知ってトクする! 目からウロコの エンジニアのための 技術マガジン モーター速度制御 知らないままじゃ、もったいない。 ブラシレスモーターの ホントのチカラ! コスパ抜群! 小型モーターの速度制御というと、インバータ駆動の 三相モーターやサーボモーターしか選択肢がないと 思われがちだが、速度制御に特化したブラシレスモー ターはご存知だろうか? 本誌では、ブラシレスモーターの真の能力と小型速度 制御モーターの選定のポイントを紹介していく。 知って トクする! CONTENTS 第3の選択肢「ブラシレスモーター」って何だ? 知ってトクする! 目からウロコの モーター速度制御 ブラシレスモーター編 そもそもどんなモーターですか? ガチで きほんの「き」 速度制御! モーター選びでこんなにちがう! 差が 速度制御モーター つく! 導入物語 比較事例 【ブラシレスモーター】 ドライバに回転速度を設定するだけで、かんたんにモーターの速度制御ができ ます。リーズナブルな価格ながら、フラットなトルクを発揮し指令速度をキープ ¥0 できるのが特徴。低速から高速の速度比を大きく取りたいときや、安定した Take Free 速度が求められるコンベヤなどの用途に適しています。
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知ってトクする! 目からウロコのモーター速度制御 ブラシレスモーター編 小型速度制御モーターの分野では、存在感のないブラシレスモーター。 活躍が見込めそうなシーンでも、インバータ駆動の三相モーターかサーボモーターという2強の陰に隠れがちだ。 そこで今回は、ブラシレスモーターの知られざる実力にフォーカス。 インバータやサーボによる速度制御と比較しながら、その知ってトクする使いどころを徹底解説していきたい。 こうい [イラスト] = 鈴木順幸 う 時 ブ こ ラ そ ういう時 は シ こ レ ス モ な ー で ん ター りサーボ ですよ~ 2台のモーター速度を は コンベヤの速度が や ! かんたんに同期させたい 安定しない 決まりで すね 撹拌の速度を バッテリーで 一定に保ちたい 運転したい           選 の手協ン決のがとタしモ 少きを ズ必ていだま粘あ のし自を特をえ 速イ 択実だとせスで同問をーてー速しそ採「に要動」けし性る確はて由考に汎ば小 肢はろコざをき期題考をいタ度考う用そは。 と う でかか高く)。 当 度ン おにえ搬用、「型 が、うスる考るのだえイ ー、えなす 対 す 速なで か 制バ こ い い も 、 速がに然け設て送イ三モ あ かトをえが問。るンだをトてのる 応 た「、 「 ー 御ー るん?、得る、題速 ルみ うで面 でよ め複検い か 相 」度、「イ る定 系ン 。な 両 こ とバろサ 場 倒 も、、とな イタ にタ なと も度コー ークよ、」合き」に数査 がワン こ変 バ と し りど ンー そと 立 い、れ、 う うこと のスタ。ボ てと速台中か都ーバ の 「 ーれ 更 ー 何? あで ダに れき で 場もサ が 安 。のいは 度 は 度ク 組 タ 使 こ いい の な で クよ サ がに き 合 え コー ト駆だに不 件うサるっの速低工変のタ は いみき で ず、 シる うー 「有 るとにスボ定が動がラ足 に声ーだた合度速程化変は。合る、将制ョ速 ? ブ効 製も ボ よト採性高し、ンす つもボろ不わをで間す 一 わ 駆来御ン度 ラな 品… 化 余 っと用やくて三クる い聞モ 満 ? う せ同搬はる(般 せ地動的」モ制 シ第 は使てのな複ない相ア が 3 場 てこーかやこ期送での重的 を」速な ー御 レ ないはバら数るたモッ もえタ。ニみさしきは量で 選を度こ定タと スの い勝妥ラ解台のこープ合 、 うてー ーがせたる好やは ぶ残をと番 。ー言       はい合い狙速元はたししるオを ◆ モの近ボは ブ第イサ ノ解てか度えジまモ あ速に。っ域来こりなた。ードイ イオ ー速いモ、ブ ま度は同 ラ3ンー にをい、制でシずー たでのの、いとオプラン ンー タ度低ー簡ラ し深く使御、ョはタ り域良じ速のトた複。きーンイバ バプ ー制価タ単シ シのバボ 数 てめのいとイン速ー 適でい速度トルめ軸負、指プルバー ーン 」 格ーにレ レ選ーラ ほてで分はンを度」 さ多が度・ルクだ 荷令ンーにタ タル だ御 言 の 制ー 。がでの ス ス択タイ しス、けスバ明制だ な段、でトク特。 に ルプフは うモ いマこポペーら御。 い速低 速 に 速のル落性ま度よ対ー制ィモ、 御プ で、 サ中と モ肢並ク 知 と運 た 間 ー 。ーのイッタかモ 言 か運クちと のっしプ御ー の き ー デ― ー。イタ ー みな タ の性 ト機ンクやにーら 転ら転を込し三、同て る てでをドタ メ ボ「ン 速 ー ー 価能 な会ト面サしタな えし高を同みて 速 はおバ モイバの 選になでーよーい るた速継時が、相期 実 ー だ モが度 リ 速負こッの ッ 度ーンーポ と 格を 定サどどボうと人 ろいま続にあ低 が 荷なク 制タバタジ ワクをうに。しの る速ー難 度 運 ト 御 は で た う用です得 域タし変ががっし転 ーーとシ ? ザッ解違よそて 途幅るにた 。 、ーいわ追変てな状 専同タサョ をと説うるののめ に広場くめ 、高ののっ従動いい況 用様にーン モ理しの速うポに 、 2
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POINT 2 ワイドな速度比&低速から ブラシレス 高速までフラットトルク モーターって 瞬時最大トルク 速度変動率 ±0.2% 何者なの? トルク 0.573 [N·m] 短時間運転領域 定格トルク (対負荷) 0.450 0.382 0.287 連続運転領域 0 80 1000 2000 3000 4000 POINT 回転速度 [r/min] 構造・特性は [BMUシリーズ 120W] 1 ・低速度域でもトルク落ち込みなし サーボモーターに似ている! ・負荷が変わっても速度は一定にキープ サーボモーターでは、 エンコーダが 運転を監視 サーボモーター POINT 3 インバータに近い価格 ・速度制御 SPM/IPM ・位置制御 モーター ・トルク制御 ・速度/位置/トルク制御 サーボモーター 標準価格で どちらも ・高機能、高性能 (100W/ギヤなし) 約103,000円~ モーター運転状況をフィードバック ・比較的高価 ブラシレスモーター ブラシレス ・サーボに近い お買得 標準価格で モーター 安定 PM した速度制御 速度制御に 約 ・ 27,000円~ モーター (120W/ギヤなし) チューニング不要 特化 ブラシレスモーターでは、 インバータ ホールIC(センサ)が (100W用) ・周波数変更で 標準価格で 運転を監視 + 速度を変えられる 三相モーター 【ブラシレスモーター構造】 ・比較的安価 約25,000円~ (90W/ギヤなし) ・サーボモーター同様ローターに永久磁石搭載のPMモーターです ・エンコーダの代わりにセンサを搭載しクローズドループ制御 ●WEB掲載価格による( 当社調べ) ・多機能なサーボに対し、速度制御だけに特化した設計 (               め制 る構タ可位ン け能まシ ◆ セ たン動令がも高るドタを P レ ◆ 制御一。成ー能置コサな」なかレも ブサ万 用バ速速フ可く。バー使M ス一 ブク優 ン御に方 要。に制ーー 制にスち ラー能 途ー度 ラ能、そ の モ ラロれ サが機の 素精し御 の ダボ 御言モろ シボ& 度 2 ッ 用モ 方 ) にタがでッだ のク運)ーー、 シーた で必能ブ の密 か てやをモ レモ高 とがっーん スー価 向で安もト。軸たす転を 採タタサ レズ速 の スド度 も要がラ 中ない速搭ーいでてタ、 くは定、に低 める状 ーーー 十な絞シ でエる度載タうきしーサ モタ ーー V と思す負発速速指制況用(はボ モル特 けらレ はン、制しー るまにー 分 こ タと S いうる荷揮で度令御をしロと 高 と 」 ボ を モ ーー性 高れれス コ 御、は タプ てモ 額ーて、高、とかえも ー 専 うよかがさも に ドてーい ば 、ば違モ を ー 精 だ の 用 わうら変れ高同対 ラいタ ーの― 、いー なダもト精モ 「「 う いー & けに 化る速期すおイ ー タ 度 万 度 。 高 違 安 、 サ る と ホるタ パは ル ー 速 がタ い だなどし。でさるこバ に ー ー ほ なー。 、 ー ーモ能クでタ 度性あー 価 。らち どもせ追なに 永どと ボ 速ル位は ツーな制正ー 制能 て か ると ― なら と もんトる従っフ、久ちブ 度 I 置速 でタモ御確に 御で。ブ かも、なルこ性てィモ磁らラ 制 C 決度 あーーをなエ だ万大ラ っイ駆指クとがいーー石もシ     い有のモモ い能に機星め品でタ速 えサ速ン御 ブラシレスモーターユニット て用間ーー小るななを機がをリー機ちるー度コを BMUシリーズ 欲なにタタ型ののる組構で使ーはになこボ制ー実 し選はーー だか。みにき用ズ三 みとモ御ダ現 30W~400W い択 速。 つ ブのの度 、速合よるでナ相 にがーによで 定価 25,900円~ 。肢ラ二イ の 制 違度 い わるサきブモ 、でタ特りき (30W、モーター・ドライバ) がシ者ン御 制せ高ーるルーて搬きー化簡る あレ択バ い御る精ボがなタも送るとし るス一ーモ が 素 にの度 、 。 モ、平ーブ系の比たで こモでター こ特が・ 高歯と なだ較 ホ ー こ安 小型・高出力・高効率 実現 、 とーは制タ こ 一高 精車ほラ を したブラシレスモーターと デジタ 化 タ ど。し ー 御 に 般強 度 シ と で 価 表示器 搭載 直感操作 可能 をタな ー ギぼ て ル ル を した が なドライバのユニッ 覚 し ー で 。食品業界 仕様、 ・ ーいかは もた的度でな レ必 。 I ト にもうれしい IP66 ホワイト シルバー ヤ同 価 。 、つ えと サ、 現 でな 位のじス須 格万 C 系カラーリングと価格が魅力的。 か は てい二ー三 れ 高減 置標小モの を能ま 者 相 万、価速、 は おう ボ て 遊決準型ー減 抑なり 、エ 3
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5分で学ぶ ブラシレスモーター 結局、ブラシレスモーターってどういうモーターなんですか? きほんの「き」! わざわざ調べてる時間なんてない… そんな忙しい人のためのテクニカル解説ショートセミナー。 これだけ読めば「きほん」がわかる! ■ 構造・原理 ブラシレスモーターとは、フィードバック制御を ブラシレス ドライバ モーター おこなう速度制御モーターのこと。モーター内部 のホール IC(磁気センサ)で検出した信号を元 電圧 電 源 コンバータ部 インバータ部 ローター に駆動回路のトランジスタを ON/OFF するこ 交流→直流変換 直流→交流変換 ホールIC とで回転する。一般には「ブラシレス DCモー ステーター ター」と呼ばれているが、これは DCモーターの ホールIC内蔵 弱点であったブラシと整流子(コミュテーター) 速度設定器 速度制御部 速度指令信号 速度フィードバック の機械的接点を回路による電気的な処理に変えた 速度設定器もしくは 信号 ことでメンテナンスが不要になった、というブラ 外部直流電源 モーター シレスモーターの成立背景によるものだ。 ブラシレスモーターの特徴 ■ 安定した速度制御 ■ 薄型・ハイパワー 設定速度とモーターからの速度フィードバック信号を常に比較し、 ローター部に永久磁石を使用しているため、薄型でハイパワー。 モーターへの印加電圧を調整。負荷が変化しても、低速から高速 取付角寸法90mmの三相インダクションモーターと比較した場合、 まで安定した速度で運転可能。 全長が 84mm短くなり、出力は 1.3倍に。装置のダウンサイジン グを実現できる。 51 速度変動率(対負荷)±0.2% BMUシリーズ 120W ブラシレス 質量 1.2kg モーター -84mm BMUシリーズ 出力 速度変動率(対負荷)−15%程度 1.3倍 一般的な インバータ インバータ制御 [V/f制御] 三相インダクション モーター 90W 0 質量 3.2kg 実速度 定格回転速度 135 ■ 広い速度制御範囲 ■ 省エネルギー インバータよりも広範囲の速度制御が可能。インバータで三相イ ブラシレスモーターは、ローター部に永久磁石を採用し、ローター ンダクションモーターを駆動するときのように低速での使用トル の二次損失を抑えている。例えばインバータ制御の三相インダク クが制限されることがないため、低速から高速まで一定のトルク ションモーター*と比較した場合、消費電力を約 26%削減。装置 を必要とする用途には、ブラシレスモーターが適する。 の省エネルギーに貢献できる。 BMUシリーズ 瞬時最大トルク *出力 90Wの場合 消費電力26%減 120W 160 0.573 定格トルク 140 31 短時間運転領域 120 0.450 42 損失 100 0.382 80 0.287 出力 60 120 1.3倍 90 連続運転領域 40 出力 20 0 0 80 1000 2000 3000 4000 BMUシリーズ 三相モーター 回転速度 [r/min] 120W 90W ■ 電源、操作インターフェースにバリエーション ブラシレスモーターは、電源入力が ACかDCでシリー AC入力 DC入力 ズを選ぶことができる。AC入力では、ボックスタイプの 回路がベースとなり、速度設定を内蔵ボリュームでおこな えるものや FAネットワーク対応タイプ、モーター・回路 一体型などがある。DC入力では回路が基板タイプのも のや、バッテリで駆動ができて無人搬送車に適した大容量 のものから選ぶことが可能だ。モーターも平行軸ギヤや脚 付き、中空軸ギヤヘッド付きなどが標準品で入手できるの で、様々な設計要求に対応できるのがユニークポイントだ。 5 トルク [N・m] 入力[W] 90 90
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結組 「 イ仕こモ 動仕   3 構み 様れー く様〜 イ 『単純な動作だから 差が ン 余合 バに組タ イ かの1 ンン 裕わ ーはみー ど速 ババ 三相モーターでいいかな』 をせ タ書合と 2 つく! わイ う度0 両モ ー ーー 見特 機い か てせン 設Hz 方 タ太 た性 種 は は なたバ 別定 郎 で やタ 先 それで速度変更が 選が 、 正 設いとー 問範速 らー く 輩ん 必要ならインバータでしょ。 定 定…きタ 確 題囲 は 度 なの がは 普通のモーターに に しに で の別 なと モ変 選 使、 回路後付けでOKだから 導速 よ分 異 ト ル々 の モ 更 き っ 簡単だよね! うか な クの ?ー タで ゃ定 てー ら り 会 、 いタ 。 ま と 特ーき 。 たー な 社 か す か の 性がる 面イ Zは 入度 っ 、 」 、 X た っ 電製 よ と て 流 倒ン 社 品 く 思 バ を社 か 。 値 見 っ ら だ た だー 選指 は な ら な 択定 物制 、 け ?ど き タ 、 、 ゃ 。 。 の 選 語 定 御 、 代表的なメーカーのイン 発熱大または 最大許容トルクを モ バータと、当社三相インダク 比 ションモーターの組み合わ 許容トルク外 かけたときの実速度 せデータを公開しています。 トルク 0.4 詳しくはこちら [N・m] 較ー 0.3 許容トルク 0.2 インバー太郎 事 無負荷時の速度 タ 0.1 入社1年目。 インバ 行動は早いが、よく考えないで 例 0 モーター 0 500 13001500 2000 2500 つっぱしりがち。 ー 回転速度 [r/min] ❷設計・選定 ❶スタート! 果発専機若幅こ た想用械手広こ しの機も設いは てスの電計仕設   装タ搬気者事備 メ選 明し組専 ど 置ー送もイをか ー定 示かみ用 の 『とにかく検討事項は はト部こン請ら カ計 さも合モ 速 ブブ ー算 れ特 ー 度 ララ わ 少なく済ませたい!』 無地ののバけ装 エ ンは て性せタ で 済い選 シシ 事点設機ー負置 ジメ てもにー も ろ レレ ス でが計会太うの ス ニー 楽仕なと ト む 定 ル のいの モ夫 き違をに郎A設 だ っ専 ーく モーターと回路が アカ あう任勉と 計 な様 社 かー て用 ク がろた タん セットになってて も は がこさ強ブ 、 らの 。 る 。 メか回 一 グ見め ーは 速度制御用って るのれしラ 組 のサ ーら路 定 な B操、 うたってるくらいだから、 の二たてシ み 回ー カ の な ッ に M ブラシレスモーターで か人。みレ 立 答ビ 、 ス ー容 ん とく資 U作 が 検討してみよう。 …。 ろス て はで 保量 だ 質 選 な くて シ ま 証 も料 リ簡 ? と夫 す は で 問ぐ で定 。 る を ー単 、 、 もで と 分 で か 。 ズそ をう きき か い り い 選な るた や し! ら な す い 択 い ね 課 題 安 い 心 ね 。 ! 。 。 回転速度は、 80~4,000r/min 起動トルク まで出せるじゃん! トルク 0.4 [N·m] 短時間運転領域 定格トルク 0.2 0.15 専用機のワーク搬送軸(ベル 連続運転領域 ブラシレス夫 トコンベヤ)。搬入出用と、 画像処理用を製作する。 0 100 1000 2000 3000 4000 入社1年目。 回転速度 [r/min] わりと要領がいいタイプ。 6
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速度制御の、 新しい常識へ。 フィードバック制御で速度狙い通り。 小型・軽量・高出力モーター。 Brushless Motor ブラシレスモーター かんたん操作 BLEシリーズを一新し、 ラインアップ豊富な 高機能と使いやすさを両立 スタンダード デジタル デジタル Modbus(RTU)、 表示器付 表示器付 ブラシレスモーター。 対応可能 安定した速度を調整レスで、 BMU シリーズ BLE2 シリーズ BLE シリーズ しかもリーズナブルに実現。 30W~400W 30W~400W 30W~120W これからの速度制御には 速度・トルク・位置制御が バッテリ駆動可能な 可能なハイエンドシリーズ ネットワーク対応DC入力ドライバ 小型DC入力ドライバ ブラシレスモーターをおすすめします。 オリエンタルモーターなら、 デジタル 表示器付 すべて標準品で選定もかんたん。 1台から、短納期でお届けします。 BXⅡ シリーズ BLV シリーズ R タイプ BLH シリーズ 30W~400W 100W、200W 15W~100W ● は、 日本その他の国におけるオリエンタルモーター株式会社の登録商標または商標です。 お客様ご相談センター 製品に関する技術的なお問い合わせ、お見積、ご注文はこちらまで。携帯電話からもご利用可能です。 https://www.orientalmotor.co.jp/ 受付時間 平日 / 9:00~ 19:00 (土日祝日・その他当社規定による休日を除く) TEL 0120-925-410 FAX 0120-925-601 22R 9600ZY G-83-5 知ってトクする! 目からウロコのモーター速度制御 発行:オリエンタルモーター株式会社 〒110-8536 東京都台東区東上野4-8-1 2021年7月