産業機器から医療機器まで幅広い分野で採用が進むDCブラシレスモータ。従来のブラシ付DCモータにあった課題を解決し、長寿命・高効率・低ノイズといった優れた特性を実現したことで、製品開発の現場で注目を集めています。
しかし「DCブラシレスモータの構造や動作原理がよく分からない」「実際にどのようなメリットがあり、どんな用途に向いているのか知りたい」という技術者の方も多いのではないでしょうか。
本記事では、DCブラシレスモータの基本構造から動作原理、4つの主要メリット、そして具体的な使用目的まで、技術者が知っておくべき情報を体系的に解説します。モータ選定の参考にぜひお役立てください。
DCブラシレスモータとは？基本構造と動作原理
DCブラシレスモータは、ブラシと整流子を用いず半導体素子で電流を切り替える構造のモータであり、固定子にコイル、回転子に永久磁石を配置しています。駆動には専用の制御回路が必要ですが、ブラシと整流子が不要なため、接触摩耗やスパークが発生せず、寿命・信頼性・効率が大きく向上します。
ここでは構造、動作原理、ブラシ付DCモータとの違いを詳しく解説します。
このセクションで解説する内容
- DCブラシレスモータの構造
- 動作原理と駆動方法
- ブラシ付DCモータとの構造比較
それぞれの要素を理解することで、DCブラシレスモータの優位性が明確になります。
| DCブラシレスモータの構造 |
DCブラシレスモータはコイルで出来た固定子（ステータ―）、永久磁石が配置された回転子（ロータ）で構成されています。ブラシと整流子がない代わりに、磁極センサと駆動回路で電流を制御する構造です。
固定子のコイルに電流を流すと磁界が発生し、回転子の永久磁石との磁気的な相互作用で回転力が生まれます。部品点数が少なく小型化が可能で、ブラシと整流子が不要なため、通電部での接触摩耗やスパークが発生せず、寿命・信頼性・効率が大きく向上します。
| 動作原理と駆動方法 |
回転子の磁極位置を磁極センサで検出し、半導体スイッチで固定子コイルへの電流を順次切り替えることで回転を維持します。電流の切り替えタイミングを精密に制御することで、高速回転や滑らかなトルク出力が可能です。
駆動には専用の制御回路が不可欠となり、マイクロコントローラやドライバICで電流のオン・オフを管理します。電子制御による正確な電流切り替えが、DCブラシレスモータの高性能を支えています。
| ブラシ付DCモータとの構造比較 |
ブラシ付DCモータは回転子にコイル、固定子に磁石を配置し、ブラシと整流子で電流を切り替えます。一方DCブラシレスモータはその逆の構成で、半導体による電子制御を採用しています。
ブラシと整流子が不要なため、通電部での接触摩耗やスパークが発生せず、長寿命化とノイズ低減を実現しました。制御回路が必要になる分コストは上がりますが、メンテナンスフリーで長期間安定動作できる点は大きな魅力でしょう。
DCブラシレスモータの4つの主要メリット
DCブラシレスモータは、ブラシと整流子を持たない構造により、従来のブラシ付DCモータが抱えていた課題を解決しています。具体的な4つの主要メリットは、①寿命が長い、②電気ノイズが少ない、③小型・軽量、④エネルギー変換効率が高いことです。
これらの特長により、連続稼働が求められる産業機器や、高精度制御が必要な医療機器など、幅広い用途での採用が進んでいます。
このセクションで解説する内容
- メリット1：長寿命化の実現
- メリット2：電気ノイズの低減
- メリット3：小型・軽量化
- メリット4：エネルギー変換効率が高い
それぞれのメリットが製品開発にどのような価値をもたらすのか見ていきましょう。
| メリット1：長寿命化の実現 |
ブラシと整流子の摩耗がないため、DCブラシレスモータはブラシ付DCモータの10倍以上の寿命を実現します。千時間～数千時間の寿命だったブラシ付に対し、DCブラシレスモータは数万時間レベルの連続稼働が可能です。
メンテナンス頻度が大幅に減るため、産業機器や医療機器など長期間安定動作が求められる用途で高く評価されています。部品交換コストや保守作業の削減により、ライフサイクル全体での運用コスト低減にも貢献するでしょう。
| メリット2：電気ノイズの低減 |
機械的接点がなく半導体で電流を制御するため、ブラシと整流子の接触時に発生するスパークノイズがありません。周囲の電子機器への影響が少なく、精密な制御が求められる医療機器や計測機器での採用に適しています。
通信エラーや誤作動のリスクも低減できるため、高い信頼性が要求される用途では特に有利です。電気ノイズ対策にかかる設計工数やシールド部材のコスト削減効果も期待できます。
| メリット3：小型・軽量化 |
ブラシや整流子など必要部品が少ないため、モータの小型・軽量化が可能です。正式な基準は定められておりませんが、目安として取付角90mm未満 を小型とされていることが多く、コンパクトな筐体への組み込みに適しています。
装置全体の小型化にも貢献し、携帯機器や医療用ハンディ機器など限られたスペースでの利用に最適です。軽量化により搬送や取り付け作業の負担も軽減され、製品全体の使い勝手向上にもつながります。
| メリット4：エネルギー変換効率が高い |
部品の小型化により必要エネルギー量が削減され、エネルギー変換効率90%以上 を実現する製品もあります。消費電力が少なく省エネ性能に優れるため、電池駆動機器での長時間動作や、電気代削減による運用コスト低減に貢献します。
カーボンニュートラルへの対応が求められる中、高効率モータの採用は企業の環境負荷低減施策としても有効です。バッテリー寿命の延長により、交換頻度や廃棄物も減らせるでしょう。
DCブラシレスモータの使用目的と用途例
DCブラシレスモータの優れた特性は、多様な産業分野で活用されています。家電製品では洗濯機やエアコン、掃除機などで長寿命・高効率を発揮し、自動車分野では電動パワーステアリングや駆動用モータとして採用が進む状況です。また産業用ロボットでは連続稼働に耐える耐久性が評価され、医療機器では小型・高速回転・低ノイズ特性を生かした用途が拡大しています。
ここでは代表的な使用目的と具体例を紹介しましょう。
このセクションで解説する内容
- 家電製品への応用
- 産業機器・ロボットへの活用
- 医療機器・光学機器での利用
各分野でDCブラシレスモータがどのように活用されているか確認していきましょう。
| 家電製品への応用 |
洗濯機、エアコン、扇風機、掃除機など、年単位で連続稼働する家電製品に広く採用されています。以下のような製品で活躍しています。
【家電製品での採用例】
- 洗濯機・乾燥機の駆動モータ
- エアコン・扇風機の送風ファン
- 掃除機の走行・吸引モータ
- ミキサー・ブレンダーの回転部
- ヘアドライヤーの送風機構
- 冷蔵庫のコンプレッサー
高効率で電気代を抑えられる点や、長寿命で買い替え頻度を減らせる点が消費者にも評価され、普及が進んでいます。省エネ性能を訴求する製品では、DCブラシレスモータの採用が競争力の源泉となっているでしょう。
| 産業機器・ロボットへの活用 |
製造現場の産業用ロボットや搬送機器では、連続稼働への耐久性と放熱性の高さが重視されます。DCブラシレスモータは長時間動作でも安定したパフォーマンスを発揮します。
【産業機器での採用例】
- 産業用ロボットのアーム駆動
- 自動車製造ラインの組立装置
- ピッキングロボットの動作機構
- AGV（無人搬送車）の走行モータ
- 工作機械の送り機構
- 半導体製造装置の搬送系
長時間連続稼働が求められる製造ラインでも、メンテナンスフリーで長期間安定動作できる点が高く評価されています。ダウンタイムの削減は生産性向上に直結するため、信頼性の高いモータ選定が重要です。
| 医療機器・光学機器での利用 |
人工呼吸器、外科手術用パルス洗浄機、歯科用ドリル、内視鏡カメラのフォーカス機構など、医療・光学分野で採用が拡大しています。小型・軽量で高速回転が可能、かつ低ノイズ・低振動のため、精密制御が求められる用途に最適です。患者の安全性向上にも貢献しており、医療機器の高度化を支える基盤技術です。
光学機器では、カメラのオートフォーカス機構や手ブレ補正、顕微鏡のレンズ駆動など、微細な位置決めが必要な用途で活躍しています。コギングトルクが少ないため滑らかな動作を実現でき、画質への影響を最小限に抑えられます。
まとめ
DCブラシレスモータは、ブラシと整流子を持たない構造により、長寿命・低ノイズ・小型軽量・高効率という4つの主要メリットを実現したモータです。家電製品から産業機器、医療機器まで幅広い用途で採用され、製品の高性能化と省エネ化に貢献しています。
ブラシと整流子が不要なため、通電部の接触摩耗やスパークが発生せず、寿命・信頼性・効率が大きく向上します。
製品情報・お問い合わせ
タキロンシーアイのマイクロモータ製品については、以下のウェブサイトで詳細をご覧いただけます。
- 製品サイト：https://cik-ele.com/
- コアレスモータ：https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- ブラシレスモータ：https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- ギアードモータ：https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- エンコーダ：https://cik-ele.com/products/list/encoder/
お客様の製品開発における小型モータ選定でお困りの際は、お問い合わせフォームからお気軽にご相談ください。技術担当者が用途や要件をヒアリングし、最適なソリューションをご提案いたします。
- お問い合わせ：https://cik-ele.com/contact/
