過去 10 年間、特に高速 (12,000 rpm 以上) と長寿命が必要なアプリケーションでは、ブラシレス DC モーター (bldc) がブラシ付き DC モーターに取って代わることが増えてきました。
しかし、BLDC モーターにはすべての利点があるわけではありません。BLDC モーターは単純な制御を提供し、コギングがありませんが、BLDC モーターの複雑な構造はコストが高くなります。従来の BLDC モーターはスロット付き設計です。つまり、コイルは固定子の周りのスロットに巻かれています。 .
その結果、スロットレス設計の BLDC モーターが開発されました。これには、従来のスロット付き BLDC モーターに比べて 4 つの大きな利点があります。
スロットレス BLDC モーターは、スロットレス設計を採用しています。 コイルは別の外部操作で巻かれ、モーターの組み立て中にエアギャップに直接挿入されます。
スロット付き BLDC モーターでは、固定子の歯が存在するため、モーター全体のサイズを最小限に抑えることができません。 また、モーターの小型化に伴い、巻線工程がますます難しくなっています。 対照的に、スロットレス ブラシレス DC モーターは、円筒形の固定子コアに傾斜または軸方向に固定された巻線を備えているため、小型化が容易です。
スロットレス設計には、複雑さが軽減され、固定子コアの製造が容易になるため、コスト上の利点もあります。
どちらの設計もブラシ付き DC モーターよりもはるかに高速で動作できますが、スロット付きとスロットレスの設計では、高速での特性が異なります。 高速 (40,000 ～ 60,000 rpm) での機械的安定性を得るために、スロットレス ローターは通常、2 極の永久磁石設計になっています。 さらに、大きな空隙が存在するため、モーターが高速で動作する場合、固定子コアの損失は許容範囲に制限されます。 これは、スロットレス BLDC モーターがスロットレス固定子構造の恩恵を受け、コア損失が比較的低く、したがって電力密度が高いことを意味します。
実際、スロットレス BLDC モーター設計の初期には、その電力密度は同等のスロット付きモーターよりも低かった。 しかし、高エネルギーの永久磁石とそれに代わる磁化装置の出現により、性能の差は縮まりました。 スロット付きBLDCモーターは、モーターの磁気負荷を増加させるために必要な歯が厚いため、高エネルギーの磁石を使用することができません。これにより、スロットの面積が減少し、モーターの電気負荷が減少します。
スロット付き BLDC モーターは、スロットレス設計よりも高いトルクを提供できます。これは、スロット付き設計がより高い温度に対応できるため、より多くのトルクを生成できるためです。 ただし、過負荷運転中の磁気回路の飽和により、モーターのトルクが低下し、スロットレス設計の歯のない設計では磁気飽和がないため、過負荷が改善されます。
スロットレス BLDC モーターには、標準の BLDC に比べて多くの利点がありますが、実際のアプリケーションでは、スロットレス BLDC モーターが常に最良の選択であるとは限りません。 たとえば、スロットレス BLDC モーターは低インダクタンスを提供するため、モーション コントロールに課題が生じます。 パルス幅変調 (PWM) 制御を使用する場合、インダクタンスが低いとモーターの損失が大きくなります。 より高いスイッチング周波数 (80 ～ 100 kHz) または直列補償インダクタンスを備えたコントロールを使用して、低インダクタンスの問題を軽減できます。
実際、さまざまな BLDC モーター技術がさまざまなアプリケーションに適しています。 スロット付き BLDC モーターは、多数の極を必要とする電気自動車や家電製品などのアプリケーションに適しており、最終的なサイズは問題になりません。 また、スロット付き設計のコイルは保護が容易で、固定子の歯によって機械的に保持されるため、過酷な環境でも好まれます。 また、医療機器やポータブル産業用ツールなど、高速かつ小型が必要なアプリケーションには、スロットレス BLDC モーターが最適な選択肢であり、最適なソリューションを提供します。