知ってトクする！目からウロコのモーター速度制御　ブラシレスモーター編

知ってトクする！ 目からウロコの エンジニアのための 技術マガジン モーター速度制御 知らないままじゃ、もったいない。 ブラシレスモーターの ホントのチカラ！ コスパ抜群! 小型モーターの速度制御というと、インバータ駆動の 三相モーターやサーボモーターしか選択肢がないと 思われがちだが、速度制御に特化したブラシレスモー ターはご存知だろうか？ 本誌では、ブラシレスモーターの真の能力と小型速度 制御モーターの選定のポイントを紹介していく。 知って トクする! CONTENTS 第３の選択肢「ブラシレスモーター」って何だ？ 知ってトクする！ 目からウロコの モーター速度制御 ブラシレスモーター編 そもそもどんなモーターですか？ ガチで きほんの「き」 速度制御！ モーター選びでこんなにちがう！ 差が 速度制御モーター つく! 導入物語 比較事例 【ブラシレスモーター】 ドライバに回転速度を設定するだけで、かんたんにモーターの速度制御ができ ます。リーズナブルな価格ながら、フラットなトルクを発揮し指令速度をキープ Take Free ¥0 できるのが特徴。低速から高速の速度比を大きく取りたいときや、安定した 速度が求められるコンベヤなどの用途に適しています。

知ってトクする! 目からウロコのモーター速度制御 ブラシレスモーター編 小型速度制御モーターの分野では、存在感のないブラシレスモーター。 活躍が見込めそうなシーンでも、インバータ駆動の三相モーターかサーボモーターという２強の陰に隠れがちだ。 そこで今回は、ブラシレスモーターの知られざる実力にフォーカス。 インバータやサーボによる速度制御と比較しながら、その知ってトクする使いどころを徹底解説していきたい。 こうい [イラスト] = 鈴木順幸 う 時 ブ こ ラ そ こういう 時は シ レ ス モ な ー ん タ で ー はりサー ボで す や よ～ 2台のモーター速度を コンベヤの速度が かんたんに同期させたい 安定しない 決まりで すね！ 撹拌の速度を バッテリーで 一定に保ちたい 運転したい 　 　 　 　 　 選 の手協ン決のがとタしモ 少きを 必ていだま粘あ のし自を特をえ 速イ 択実だとせスで同問をーてー速しそ採「ズ 要動」けし性る確はて由考に汎ば小 肢はろコざをき期題考をいタ度考う用そに は。かと高く）。 度ン か当おにえ搬用、「型 が、うスる考るのだえイいー、えなすう対ですか速 制バ あこ なでがに然け設て送イ三モ かトをえが問。るン ？、 だをトてのるい応もた、「、 速 御ー るん みでよう め複検い度、「イかる定「系ン相ー も 両得る、題 、 と にタ 。な 速とバろサル 立なとこも度 ワン なバイタ しこ、 コー よ、」場で面 に数査」 とが 変りど ーバ ーンー ？ そと うこと合き倒 、れ うーク れの更あで でい場 、 もサのスタ。ボが て」と速台中か都 何 れき 。のいはいい度のは「度クー 使 な組で タダに えは クよ サ がに きこ合コー安ト駆だに不 件うサるっの速低工変のタいみきず、でシる うー 「有 るとにスボ定が動がラ足 に声ーだた合度速程化変は。合る、将制ョ速 ？ 効 ボ ブ 製もよト採性高し、ン つもボろ不わをで間す化一 わ 来御ン度 般 余駆 ラな 品…っと用やくて三 す ク い聞モう満せ同搬はる（ せ 的」 ？ シ第 は使てのな複ない相 る ア てこーかやこ期送での重的 地動 がモ制 を」速な で 選を度こ定ー御 レ３ ないはバら数るたモ 場 ッ もえタ。ニみさしきは量 スの い勝妥ラ解台のこープ合 、 うてー ーがせたる好やは ぶ残をと番タと 。ー言 　 　 　 はい合い狙速元はたししるオを ◆ モの近ボは ノ解てか度えジまモ あ速に。っ域来こりなた。ードイ イオ ブ第イサ ー速いモ、 にをい、 ま度は同たでのの、いとオプラン ンー ラ３ンー タ バプ 度低ー簡ブ シのバボ し深く使制でシずー 御、ョはタ り域良じ速のトた複。きーンイバ ー 適 制価タ単ラ シ てめのい でい速度トルめ数負、プルバー 」 ーにレ ほてで分とイン速ー はンを度」 さ多が度・ルクだ軸荷指 ーン レ選ーラ ーにタ タル だ御格 制ー の言ス ス択タイ しス、けスバ明制だ な段、 プフは 。がで 御プ 中うモ モ肢並ク いマこポペーら御。 制 で、 い速低でトク特。の 令ン に ま速 にル 速のル落性 よ と た度 対ー ィ、 サ の 間とー ー みな 。ーのイッタかモ知 御 モ ー き ー デ― ー。イ 言運 タ タ の性 ト機ンクやにーら 転か運クちと ら転を込し、のっしプ をド る タ メ ボ「ンー な会ト面サしタな え 三同ててで し る 高を同みて おバー 速 リ モイバの ー 価能 選になでーよーい だた速継時が、相期速実は モが度速負こッの ッ 度ーンーポ と 格を 定サどどボうと人 ま続にあ低 ろい なク運 ト 制タバタジ は で ワクをうに。しの う用です得る速ー難が度荷 タし変ががっ 。途幅るにた域 し転 御ーーとシ ザッ解違よそてた な状 専同タサョ ？ をと説うるののめ に広場くめ、ーいわ追変て 、高ののっ従動いい況 用様にーン モ理しの速うポに 、 2

POINT 2 ワイドな速度比＆低速から ブラシレス 高速までフラットトルク モーターって 瞬時最大トルク 速度変動率 ±0.2% 何者なの？ トルク 0.573 [N·m] 短時間運転領域 定格トルク （対負荷） 0.450 0.382 0.287 連続運転領域 0 80 1000 2000 3000 4000 POINT 回転速度 [r/min] 1 構造・特性は ［BMUシリーズ 120W］ ・低速度域でもトルク落ち込みなし サーボモーターに似ている！ ・負荷が変わっても速度は一定にキープ サーボモーターでは、 エンコーダが 運転を監視 サーボモーター POINT 3 インバータに近い価格 ・速度制御 SPM/IPM ・位置制御 モーター ・トルク制御 ・速度/位置/トルク制御 サーボモーター 標準価格で どちらも ・高機能、高性能 （100W／ギヤなし） モーター運転状況をフィードバック ・比較的高価 約103,000円～ ブラシレスモーター ブラシレス ・サーボに近い お買得 標準価格で モーター 安定した速度制御 速度制御に PM 約 特化 モーター （120W／ギヤなし）・チューニング不要 27,000円～ ブラシレスモーターでは、 インバータ ホールIC（センサ）が （100W用） ・周波数変更で 標準価格で 運転を監視 ＋ 速度を変えられる 三相モーター ・比較的安価 約25,000円～ 【ブラシレスモーター構造】 （90W／ギヤなし） ・サーボモーター同様ローターに永久磁石搭載のPMモーターです ・エンコーダの代わりにセンサを搭載しクローズドループ制御 ●WEB掲載価格による（ 当社調べ） ・多機能なサーボに対し、速度制御だけに特化した設計 （ 　 　 　 　　 　 　　 セめ制 る構タ可位ン け能まシ ◆ たン動令がも高るドタを P レ ◆ 制御一。成ー能置コサ」なかレも ブサ万 用バ速速フ可く。バー使M ス一 要。に制ーーな ブク優 ン御に方 制にスち ラー能 途ー度度ラ能、そッの用モモ方 ラロれ サ ）ーー、 シーた ）が機の 素精 の し御ダボ で必能ブ の密 か御言モろ シボ＆ にタ レモ高 がでッだ２のク運 てやをモ っーん 向で安もト。軸たす転を タサ 採タ ない速搭 とが レズ速 スー価 ド度 も要がラ 中 ー エる度載 いでてタ、 くは定、に低のめ 状 ーーー ス 用（はボ ル特 十な絞シ で タ しーサ と思す負発速速指る況 まにー いうる荷揮で度令制 ン、制 うき モタ ーー V モ ー性 分けらレ は しー をしロとモ コと御、 こる タと S ー プ 高れれス 高 ーい ーて、高はと」えもボ ー 専 うよかがさもをに御ドて タ の 用 の― 精ばてモ 額 か ダもト精、 サ 度、いー な モだ、ば違モ わう れ高同対をラいタ ー ー 「 ら変 う いー けに る速期すおイる 高 、化 ー タ と は万ル度ー。「 違 ＆ ホるタ パ 速 がタ い 安 だなどし。でさるこバ に ー なー。ー ーモ能 ほ クでタ 度性あー 価 。らち どもせ追なに 永、ー どと ボ 速ル位 久ちブ と は ツーな制正 能 て か ー 制 ると ― ならもんトる従っフ 度 I 置速 でタモ御確に 御で。ブ かも なルこ性 、 てィモ磁らラ 制 C 決度 万大 、 あーーをなエ だ ラ っイ駆指クとがいーー石もシ 　 　 い有のモモ い能に機星め品でタ速 えサ速ン御 ブラシレスモーターユニット て用間ーー小るななを機がをリー機ちるー度コを BMUシリーズ 欲なにタタ型ののる組構で使ーはになこボ制ー実 し選はーー速だか。みにき用ズ三 い択 つみとモ御ダ現 30W～400W ブのの 。肢 度。、速合よるでナ相 ラ二イ の度 いにがーによで 定価 25,900円～ わるサきブモ がシ者ン制 違制せ高 て、でタ ーるルー 搬 特りき （30W、モーター・ドライバ） きー あレ択バ御 い御る精ボがなタも送 化簡 るス一ーモ がにの度モ、平ー、 ると る ブ系 し の比 素。 た こモでター こ特が・ー高歯と な 小型・高出力・高効率を実現 ラ だ較 でホ こ ど。 安 したブラシレスモーターと、デジタ とーは制タ こ化一高タ精車ほ し ー をタな御ー に 覚 し般強 度ギぼシ と ル表示器を搭載した直感操作が可能なドライバのユニッ で 価 てで。ル レ必 ト。食品業界にもうれしい IP66仕様、ホワイト・シルバー ーいかは もた的度ー でなヤ同 価、 I えと。サ、 現 ス須 格万つ C 系カラーリングと価格が魅力的。 てい二ー三 かでな 位のじ れ、高減は置標小モの を能まは おう者ボ相 て万価速、遊決準型ー減 抑なり 、エ 3

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5分で学ぶ ブラシレスモーター 結局、ブラシレスモーターってどういうモーターなんですか？ きほんの「き」! わざわざ調べてる時間なんてない… そんな忙しい人のためのテクニカル解説ショートセミナー。 これだけ読めば「きほん」がわかる！ ■ 構造・原理 ブラシレスモーターとは、フィードバック制御を ブラシレス ドライバ モーター おこなう速度制御モーターのこと。モーター内部 のホール IC（磁気センサ）で検出した信号を元 電圧 電　源 コンバータ部 インバータ部 ローター に駆動回路のトランジスタを ON/OFF するこ 交流→直流変換 直流→交流変換 ホールIC とで回転する。一般には「ブラシレス DCモー ホールIC内蔵 ステーター ター」と呼ばれているが、これは DCモーターの 弱点であったブラシと整流子（コミュテーター） 速度設定器 速度制御部 速度指令信号 速度フィードバック の機械的接点を回路による電気的な処理に変えた 速度設定器もしくは 信号 ことでメンテナンスが不要になった、というブラ 外部直流電源 モーター シレスモーターの成立背景によるものだ。 ブラシレスモーターの特徴 ■ 安定した速度制御 ■ 薄型・ハイパワー 設定速度とモーターからの速度フィードバック信号を常に比較し、 ローター部に永久磁石を使用しているため、薄型でハイパワー。 モーターへの印加電圧を調整。負荷が変化しても、低速から高速 取付角寸法90mmの三相インダクションモーターと比較した場合、 まで安定した速度で運転可能。 全長が 84mm短くなり、出力は 1.3倍に。装置のダウンサイジン グを実現できる。 51 速度変動率（対負荷）±0.2% BMUシリーズ 120W ブラシレス 質量 1.2kg モーター -84mm BMUシリーズ 出力 速度変動率（対負荷）−15%程度 1.3倍 一般的な インバータ インバータ制御 ［V/f制御］ 三相インダクション モーター 90W 0 質量 3.2kg 実速度 定格回転速度 135 ■ 広い速度制御範囲 ■ 省エネルギー インバータよりも広範囲の速度制御が可能。インバータで三相イ ブラシレスモーターは、ローター部に永久磁石を採用し、ローター ンダクションモーターを駆動するときのように低速での使用トル の二次損失を抑えている。例えばインバータ制御の三相インダク クが制限されることがないため、低速から高速まで一定のトルク ションモーター＊と比較した場合、消費電力を約 26%削減。装置 を必要とする用途には、ブラシレスモーターが適する。 の省エネルギーに貢献できる。 BMUシリーズ 瞬時最大トルク ＊出力 90Wの場合 消費電力26％減 120W 160 0.573 定格トルク 140 31 短時間運転領域 120 0.450 42 損失 100 0.382 80 0.287 出力 60 120 1.3倍 40 90 連続運転領域 出力 20 0 0 80 1000 2000 3000 4000 BMUシリーズ 三相モーター 回転速度 [r/min] 120W 90W ■ 電源、操作インターフェースにバリエーション ブラシレスモーターは、電源入力が ACかDCでシリー AC入力 DC入力 ズを選ぶことができる。AC入力では、ボックスタイプの 回路がベースとなり、速度設定を内蔵ボリュームでおこな えるものや FAネットワーク対応タイプ、モーター・回路 一体型などがある。DC入力では回路が基板タイプのも のや、バッテリで駆動ができて無人搬送車に適した大容量 のものから選ぶことが可能だ。モーターも平行軸ギヤや脚 付き、中空軸ギヤヘッド付きなどが標準品で入手できるの で、様々な設計要求に対応できるのがユニークポイントだ。 5 トルク [N･m] 入力［W］ 90 90

結組 「 イ仕こモ 動仕 　 差が 構 ン様れー 3 み バに組タ く様〜 イ 『単純な動作だから イ 余合 裕 ーはみー かの ンン わ ど速1 つく! せ タ書合と バ う 2 度 ーバ 三相モーターでいいかな』 を ー 見特 か 0 両モ 機いわイ 種てせン 設H 方ー タ太 た性 なたバ は定z は 範で やタ 先郎 それで速度変更が 選が 、いとー 別 設 く …きタ 問囲速 らー 輩 必要ならインバータでしょ。 定正 普通のモーターに に確 定 ん のは 題 しに と度 なの がは で ト別 なモ変 使 ー更 き選 っ、 回路後付けでOKだから 導速 よ分 異 ル々 の モ な クの ？タで ゃ定 てー 簡単だよね！ うか 。ら り いタ ま と会 か社 特ーき たー な がる 。、 す 、電の 性 、 Zは 入度 と 面イかっ 」 製 よ 社X た っ て 思 倒ン流 を社 か 品 く 。 値だ 見 っ た だバー 選指 ら はけ な ら な 択定 物制 、 ？ど き タ 、 、 ゃ 。 。 の 選 語 定 御 、 代表的なメーカーのイン 発熱大または 最大許容トルクを 比モバータと、当社三相インダク ションモーターの組み合わ 許容トルク外 かけたときの実速度 せデータを公開しています。 トルク 0.4 詳しくはこちら [N･m] 較ー 0.3 許容トルク 0.2 インバー太郎 事 無負荷時の速度 タ 0.1 入社1年目。 インバ 行動は早いが、よく考えないで 例 0 モーター 0 500 13001500 2000 2500 つっぱしりがち。 ー 回転速度 [r/min] ❷設計・選定 ❶スタート！ 果発専機若幅こ た想用械手広こ しの機も設いは てスの電計仕設 装タ搬気者事備 メ選 明し組専 ど 　 置ー送もイをか ー定 示かみ用 の 『とにかく検討事項は はト部こン請ら カ ー計 さも合モ 速 ブブ 少なく済ませたい！』 無地ののバけ装 エ算 れ特わー 度 ララ 事点設機ー負置 ンは て性せタ で 済い選 シシ でが計会太うの メ てもにー も レレ ジ ニ ト むろ スス ー 楽 なと ル い定仕 モ夫 き違をに郎A設 モーターと回路が アカ だ あう任勉と 様っ 社計 て専 ク のろの ーく かー な セットになってて がこさ強ブ。、 らの 。もる用 は が タ 一 見た ーんは 速度制御用って のサ メか回 るのれしラ 組 定 Ｂ、 ー ーら路 グ うたってるくらいだから、 の二たてシ み な なめ回 Ｍ操 ブラシレスモーターで 答ビ カ、の ッ に か人。みレ 立 ー容 ん とく Ｕ作 検討してみよう。 …。 ろス て はス 量 だ 質で て資保 シが ？ と夫 ま 証選 な く も料 リ簡 は で 問す で定 。 る を ー単 もぐ と 分 ズそ 、 、 でで か か 。 をう きき い り い 選な るた ら や し！ す い 択 な 課 題 安 い い ね 心 ね 。 ! 。 。 回転速度は、 80～4,000r/min 起動トルク まで出せるじゃん！ トルク 0.4 [N·m] 短時間運転領域 定格トルク 0.2 0.15 専用機のワーク搬送軸（ベル 連続運転領域 ブラシレス夫 トコンベヤ）。搬入出用と、 画像処理用を製作する。 0 100 1000 2000 3000 4000 入社1年目。 回転速度 [r/min] わりと要領がいいタイプ。 6

現設一 も実全コ 速先余10 品 過容設 えかイモ 場定台 う際軸ン 度輩裕㎏種 負量定 、なンー で変だ 少荷をベ ヤ はがのの には モ 追 荷 ーりバタ 調えけ 荷加 要 … ち タ前ー 整て遅 き手 し重狙 負、 っ複 イあ ー も 保あ 合 重だ ま パ ーもタと 手 すないコ つ をっ っ 護わ メ もせ ょ っはイ と求 ず っラ はて納ン 配ー るい い離 か 数 荷ンる わけた 台 条バ選 ン せる速 作 件ー定 込と度 15 て しのベ なれ モ 1 発 バ カ 早条 して ？ たオ かにヤ いーー とメ 週 期ー し く件 タ 面ー 間注かタ にー なお 〜悪 っ にタだ㎏ ん重通た よはけ が いか でさり ま み け っオど ー タ でしかは く 言追 かト らチ 違 ！しあ く いる て にに で ど て る ー、 かよは、 変プや運 と 倒 て 設 入 り お 別 っ わンっべ う っ加 電ュ ー て動 。 るルてる 接 る そ かう々 い なん 。だ 、 て？ 子ニ か サン続 か 遅か みよ けな の し な定 ん どいだメ け く ーグて 、 ー れ 。は で 必 イとか ら ど くせ ぞー っ たう な てプ な らに マ。 カ す納 ンダら 、 い るの 。制運し ル ー とか 御転た ！ 要 バメ、 設 ーだ 。 け期 だ速い き… 定 だ ど か ら度？ し タな 回 が な け は。 。答 あ が き 在 る 遅 ゃ ど 庫 バ な く 。 ラ 、 切 。 なっ れ バ た ?! ラ 。 … 表示器に表示されるのは 別々のメーカーだから タイミング悪すぎる！ 設定速度。実速度は、 納期も別々… 別のルートで わからない…。 2000 調達できないかな？ 2000 ❻出荷・納入 ❺調整 ❹設置・配線 ❸見積・手配 パ納デ問機一 モ 台負実 全コ 1 品 専 す 1 フ 荷い 部ン あ 運モ 重ま計 0 ー ォ入ジ題構 の算㎏種 ぐ メ ー後タがの負荷速 設ベ と用転ー ヤ が は設のタ 定複 重装しの追 来ター マもルあ組荷率度 もの 置て荷加 る ン調表っ たみ率モほ ラ手 のみ重 で ー 要 直計設ー し た数 感だ定と 直す カ なもー 即一 ス のニか だ も 速台 求 でかは回 感ぐ ら回で ！整示みつ タモ ク く な 高 離 またをっ しも け 15 て 発 たした ら いにいでー だ っ てま 、 路一 納括 度作 操ら…路 っ 調条 作パ の でつ 括 対手 きタ っれ台 で、㎏？ 注も 通て 手 い。 通た でラ がるー ま メ 接 自ギ り りけ ト き に たよ も あ。 で 整件 操な 応配配 し追 ー 続 にど る は 作げ 体ヤ のる ル し か 〜く 速 っ っ 度 動、 ク 運 なタ はもで だで 、 た か は い実 は べ な加 。設 コ でて も、き っラる け る て て際 変間 る い？ 定 ネ き、 る荷 と ク パ っ別 。 てク ど わに よ と々 、 よ重 ら合 う で か タ てラ 後だ 。＆ う な で か コンベヤの実速度と う に O な ワ 、 だけ い ン 立メ でと い 。て 。 し K の も面 負荷率がデジタル表示で ね た い倒 t80 見える！ み 。 い ! か タ ッ ちー いな て ？ 。 チ 上タ かん も で O げ設 。だ よ t50 K 早定 な 。 いな 。 なし 〜。 このままでいこう。 クルクル・ポン。 。 購買部も短納期、 結 論 かんたん！ 一括納入だと管理が ラクだって！ 思い込みで選ばなくてよかった！ 3000 仕様や手間の差が トータルコストダウンにつながる。 一括！ つい流用設計や、なんとなくの選定をしていませんか？ 価格や慣れで選ぶ前に見直しをオススメします。

速度制御の、 新しい常識へ。 フィードバック制御で速度狙い通り。 小型・軽量・高出力モーター。 Brushless Motor ブラシレスモーター かんたん操作 BLEシリーズを一新し、 ラインアップ豊富な 高機能と使いやすさを両立 スタンダード デジタル デジタル Modbus(RTU)、 表示器付 表示器付 ブラシレスモーター。 対応可能 安定した速度を調整レスで、 BMU シリーズ BLE2 シリーズ BLE シリーズ しかもリーズナブルに実現。 30W～400W 30W～400W 30W～120W これからの速度制御には 速度・トルク・位置制御が バッテリ駆動可能な 可能なハイエンドシリーズ ネットワーク対応DC入力ドライバ 小型DC入力ドライバ ブラシレスモーターをおすすめします。 オリエンタルモーターなら、 デジタル 表示器付 すべて標準品で選定もかんたん。 １台から、短納期でお届けします。 BXⅡ シリーズ BLV シリーズ R タイプ BLH シリーズ 30W～400W 100W、200W 15W～100W ● は、 日本その他の国におけるオリエンタルモーター株式会社の登録商標または商標です。 お客様ご相談センター 製品に関する技術的なお問い合わせ、お見積、ご注文はこちらまで。携帯電話からもご利用可能です。 https://www.orientalmotor.co.jp/ 受付時間 平日 / 9:00～ 19:00 （土日祝日・その他当社規定による休日を除く） TEL 0120-925-410 FAX 0120-925-601 22R 9600ZY G-83-5 知ってトクする！ 目からウロコのモーター速度制御 発行：オリエンタルモーター株式会社　〒110-8536 東京都台東区東上野4-8-1　2021年7月