ブラシレスモーターとブラシ付きモーターのどちらがより効率的ですか?

作成日 07.04
ブラシレスモーターとブラシモーターの効率比較
モーターを選択する際、効率は性能を測定するための重要な指標の一つです。技術的原理や構造設計の違いにより、 ブラシレスモーター(BLDC) とブラシ付きモーターは異なる効率を示します。
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I. 動作原理が効率の基礎を決定する

ブラシ付きモーター: 機械的コミュテーションはエネルギー損失を引き起こします
ブラシ付きモーターは、ブラシと整流子に依存して電流の切り替えを実現します。運転中、ブラシは整流子に対して継続的に摩擦し、熱を発生させ、電気エネルギーの損失を引き起こします。さらに、摩擦によって発生する火花は、一部の電気エネルギーが熱として失われる原因となり、モーターの効率をさらに低下させます。時間が経つにつれて、ブラシの摩耗は接触抵抗を増加させ、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する効率が継続的に低下します。
一般的に、ブラシ付きモーターの効率は70%から85%の間で、効率は高速度や長時間の運転中にさらに低下します。
ブラシレスモーター:電子コミュテーションが効率的な運転を実現
ブラシレスモーターは、機械的なコミュテーションの代わりに電子コミュテーションシステムを使用します。ホールセンサーはローターの位置を検出し、電子回路が電流の流れの方向を正確に制御できるようにし、ブラシ摩擦によって引き起こされるエネルギー損失を回避します。
機械的接触部品がないブラシレスモーターでは、エネルギー損失は主に巻線抵抗とヒステリシス損失から生じ、これらは比較的小さいです。さらに、電子的コミュテーションは負荷の変化に応じてリアルタイムで電流を調整できるため、モーターはさまざまな動作条件下で高効率を維持できます。このため、ブラシレスモーターの効率は通常85%から95%の範囲であり、エネルギー節約の面で優れています。

II. 構造的な違いが効率性能に影響を与える

ブラシ付きモーターの機械的整流構造には固有の欠点があります。ブラシと整流子の間の長期的な摩擦は、効率を低下させるだけでなく、カーボンダストやその他の汚染物質を生成し、内部の清浄度、熱放散、および運用の安定性に影響を与え、それによって間接的に効率を低下させます。
対照的に、ブラシレスモーターの設計はよりコンパクトで合理的であり、簡単に摩耗する機械的なコミュテーション部品が欠けています。彼らは最小限の振動と騒音で動作し、より多くの電気エネルギーを機械エネルギーに変換する滑らかなエネルギー変換プロセスを実現し、自然により高い効率を達成します。

III. 異なるシナリオにおける効率性能

産業オートメーションシナリオ

頻繁なスタートストップサイクルと精密な速度調整が必要なシナリオ、例えば産業用ロボットや自動化された生産ラインでは、ブラシレスモーターの効率的な利点が特に明らかです。彼らの電子換流システムは制御信号に迅速に応答し、さまざまな速度で効率的な運転を維持します。それに対して、ブラシ付きモーターは機械的換流の制限により、頻繁な速度調整中に著しい効率の変動に悩まされ、高精度と効率を求める生産の要求を満たすことができません。

家庭用デバイスシナリオ

家庭用のデバイス、例えばファンや電気シェーバーでは、コストが低く構造がシンプルであるため、ブラシ付きモーターが依然として広く使用されています。効率は比較的低いものの、出力が小さく使用時間が短いため、全体的なエネルギー消費への影響はそれほど大きくありません。しかし、高級冷蔵庫やエアコンのコンプレッサーなど、エネルギー効率の要求が高い大型家電では、ブラシレスモーターがその高効率性から徐々に主流の選択肢となっています。

屋外およびモバイルデバイスシナリオ

屋外のモバイルデバイス、例えばドローンや電動自転車にとって、バッテリー寿命は非常に重要です。ブラシレスモーターの高効率はエネルギー消費を削減し、デバイスの使用時間を延ばします。例えば、ブラシレスモーターを搭載したドローンは、ブラシモーターを使用したものと比較して、20%から30%長い飛行時間を持ち、長時間の作業を必要とするデバイスにとっては重要です。

IV. 結論:ニーズに基づいて選ぶことがより重要です

全体的に、ブラシレスモーターは一般的にブラシ付きモーターよりも高い効率を持っています。これは主に電子換流技術と優れた構造設計によるものです。しかし、実際のアプリケーションでは、2つの選択肢は特定のニーズに基づいて選ぶべきです。高効率、長寿命、低メンテナンスが優先される場合、ブラシレスモーターがより良い選択です。一方、コストが主な懸念事項であり、効率要件が厳しくない場合、ブラシ付きモーターは特定のシナリオのニーズを満たすことができます。
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