ブラシ付きDCモータの基礎

ブラシ付きDCモータの構造と機能、そして使用法に関する有用な情報をご紹介します。ブラシ付きDC（BDC）モータは、ステータ、ローター、整流子、ブラシの4つの主要部分で構成されます。

• ステータ（固定子）には、永久磁石または電磁石が入っており、固定されています。
• モータの回転部分であるローターは、アーマチュア（他に、回転子、電機子、アーマチャ）とも呼ばれます。
• 整流子（コミュテータ）とは、モータの中でローターとブラシの接触を行う部分のことです。
• ブラシはDC電源に接続されています。

ブラシ付きDCモータの仕組みを理解するために、基本的な形を見てみましょう。ここに示されるコイル状のワイヤ（ローター）は、電源に接続されたブラシ付き整流子に接続され、ワイヤの反対側に磁石（ステータ）が付いています。電源から与えられたエネルギーによって、ワイヤは電磁石となり、両側に配置された磁石の磁界の力に逆らって作用します。

コイルが回転すると、整流子の両側が最終的に反対側のブラシと接触し、極性が変わります。この変化は、コイルの片側がコイルを引きつけている反対側の磁石に近づくと、極性が入れ替わって、元々引き付けていた磁石が反発するために起こるものです。これにより、回転が継続します。しかし、ご想像のとおり、この回転はあまりスムーズではありません。回転を均一にして滑らかにするために、ローターにはさらにコイルと整流子が追加されます。

ここで、ブラシが整流子の各セクションとの導通を切断すると、逆方向（または逆極性）に電圧スパイクが発生します。このようなスパイクは電気ノイズを引き起こし、同じ電圧源が敏感な電子機器にも接続されている場合、大きな問題を引き起こす可能性があります。これを解決するには、方向が逆転するモータには双方向TVSを追加し、一方向にしか回転しないモータには単方向TVSを追加して、発生するノイズを低減します。

使用するデバイスには急ブレーキが必要ですか？これは、モータのリード線を一緒に短絡し、モータによって生成されている電力を効果的に短絡することで実現できます。この動作はダイナミックブレーキ（発電ブレーキ）と呼ばれ、アーマチュア（電機子）の巻線を磁石に反発させ、シャフトの回転を防ぐ働きをします。モータに勢いのある負荷が接続されている場合、ダイナミックブレーキをかけると、モータが非常に高温になり、アーマチュアの巻線が焼損する可能性があります。このような場合には、大容量の抵抗器を直列に配置することで、問題を解消することができます。

ブラシ付きDCモータの詳細や、他の種類のモータについては、「Another Teaching Moment/もう1つの指南」シリーズの他のビデオをご覧ください。