お役立ち情報が満載 モータドライバ設計のための技術情報サイト

基礎知識

基礎編

ブラシ付きDCモータ

回転原理

ブラシ付きモータの2回目は、前回の構造に続いて回転原理の説明をします。

ブラシ付きモータの回転原理

ブラシ付きモータが回転する原理を説明しますが、動くものの説明を静止画と言葉で説明するので想像力を働かせてください。

ブラシ付きDCモータの回転原理

① 初期状態から反時計回りに回る

コイルAが1番上にあり、ブラシに電源を接続し左側を(+)、右側を(-)とします。左ブラシから整流子を通じてコイルAに大きな電流が流れます。これは、コイルAの上部(外側)がS極になる構造です。

一方、左ブラシからコイルBとコイルCに、コイルAの電流の1/2がコイルAと逆向きに流れるため、コイルBとコイルCの外側は弱いN極(図では文字を小さくして表現)になります。

これらのコイルに発生した磁界と、磁石の反発と吸引によってコイルは反時計回りに回る力を受けます。

② さらに反時計回りに回転する

次にコイルAが反時計回りに30°移動した状態で、右ブラシが2つの整流子に接触しているとします。コイルAは左ブラシから右ブラシを通じて電流が流れ続け、コイルの外側はS極を維持します。

コイルBには、コイルAと同じだけの電流が流れ、コイルBの外側は強いN極になります。

コイルCはコイルの両端がブラシによって短絡状態になっているので、電流が流れず磁界が発生しません。

この条件によっても、反時計回りに回転する力を受けます。

③から④ 上側のコイルは左へ、下側のコイルは右へ動く力を連続的に受け反時計回りを継続する

さらに30°ずつ、③、そして④の状態に回転していった場合、中央の水平軸よりコイルが上になるとコイル外側はS極になり、下になるとN極になることを繰り返します。

つまり、上側のコイルは左へ、下側のコイルは右へ(どちらも反時計回り)動く力を、それぞれ繰り返し受けることになります。これによって、ロータは常に反時計回りに回転します。

電源の接続を逆の左ブラシ(-)、右ブラシ(+)にすると、コイルに発生する磁界が逆になるため、コイルに加わる力の向きが反対になり時計回りに回るようになります。

また、電源を切り離すと回転を継続する磁界の発生がなくなるのでロータは停止します。

キーポイント

  • ・ブラシ付きモータは、ブラシと整流子の接続状態、電流と磁界の発生、固定磁石とコイル外側の極性の関係において、コイルが連続的に同方向に移動することでロータが回転する。