ちょっと、そこ！ BLDC (ブラシレス DC) モーターのサプライヤーとして、これらのモーターに適したブレーキ システムの種類についてよく質問されます。そこで、このトピックについていくつかの洞察を共有したいと思いました。
まず、BLDC モーターにとってブレーキがなぜ重要なのかを理解しましょう。多くのアプリケーションでは、モーターを素早く停止して所定の位置に保持する必要があります。これは、安全上の理由、位置決めアプリケーションでのオーバーシュートの防止、またはエネルギーの節約のためである可能性があります。優れたブレーキ システムは、BLDC モーター セットアップのパフォーマンスと信頼性を大幅に向上させることができます。
1. 電磁ブレーキ
BLDC モーターの最も一般的なタイプのブレーキの 1 つは電磁ブレーキです。これらのブレーキは電磁気の原理で作動します。電流が印加されると、ブレーキをオンまたはオフにする磁場が生成されます。
電磁ブレーキには主に 2 つのタイプがあります。フェールセーフとノンフェールセーフです。
フェイルセーフ電磁ブレーキ
フェールセーフ ブレーキは、電力が供給されていないときに作動するように設計されています。これは、多くのアプリケーションにおいて重要な安全機能です。たとえば、BLDC モーターを使用したエレベーター システムでは、停電が発生すると、フェールセーフ ブレーキが直ちに作動し、エレベーターの自由落下を防ぎます。
これらのブレーキは通常、スプリング機構を使用します。通電すると電磁力がバネ力に打ち勝ち、ブレーキが解除されます。電源が遮断されると、ばねが摩擦板を制動面に押し付けて制動作用を生じます。
ノンフェールセーフ電磁ブレーキ
一方、非フェイルセーフブレーキは、電力が供給されると作動します。通常の動作中に連続ブレーキが必要な用途でよく使用されます。たとえば、コンベア ベルト システムでは、一時的にベルトを停止する必要がある場合に、ノンフェールセーフ ブレーキを使用してベルトを所定の位置に保持できます。
電磁ブレーキの利点は応答速度が速いことです。数ミリ秒以内に接続と解除ができるため、素早い停止と起動が必要なアプリケーションに最適です。また、電源をオンまたはオフにするだけで制御できるため、比較的簡単です。
これらのブレーキと組み合わせてよく使用される BLDC モーターの制御システムについて詳しくは、当社の Web サイトをご覧ください。DCサーボモータードライバーページ。
2. ダイナミックブレーキ
ダイナミック ブレーキは、回転モーターの運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、熱として放散することで機能します。これは抵抗器を介して行われます。
モーターを停止する必要がある場合、モーターへの電力供給が遮断され、モーターの巻線が抵抗に接続されます。モーターが慣性により回転し続けると、発電機として機能し、電流が生成されます。この電流は抵抗器を流れ、エネルギーは熱として放散されます。
ダイナミック ブレーキは比較的シンプルでコスト効率が高くなります。これらは、小型ファンモーターや低電力コンベヤシステムなど、制動力を極端に高くする必要がない用途でよく使用されます。
ただし、いくつかの制限があります。モーターの回転速度が低下すると、発生する電圧と電流も減少するため、制動力は低下します。したがって、高トルクの停止が必要な用途では、ダイナミック ブレーキだけでは十分ではない可能性があります。
3. 回生ブレーキ
回生ブレーキは、モーターの運動エネルギーを電気エネルギーに変換するという点でダイナミック ブレーキと似ています。しかし、このエネルギーを熱として放散する代わりに、電源にフィードバックします。
これは非常にエネルギー効率の高いソリューションです。電気自動車や産業用ロボットなど、モーターが頻繁に停止および始動するアプリケーションでは、回生ブレーキにより全体のエネルギー消費を大幅に削減できます。
BLDC モーターがブレーキ モードにある場合、発電機として機能し、電力を生成します。この電力は調整され、バッテリーまたは電力網にフィードバックされます。
回生ブレーキの主な課題は、制御システムの複雑さです。エネルギーの流れを管理し、電力が安全かつ効率的にフィードバックされるようにするには、高度な回路が必要です。私たちのドライブ付き統合 DC サーボ モーター回生ブレーキを処理できるモーターとドライブの組み合わせをお探しの場合は、優れたオプションとなります。
4. メカニカルブレーキ
機械式ブレーキは物理的な力を使用してモーターを停止します。これらは通常、ブレーキドラムやディスクなどの回転面を押すブレーキパッドまたはシューで構成されます。
機械式ブレーキにはドラムブレーキやディスクブレーキなどさまざまな種類があります。
ドラムブレーキ
ドラムブレーキには、モーターシャフトとともに回転するブレーキドラムが付いています。ドラムの内側にはブレーキ シューがあり、ブレーキがかかるとドラムの内面に対して外側に押し付けられます。これにより摩擦が発生し、回転が遅くなり停止します。
ドラムブレーキは比較的シンプルで安価です。コンパクトに設計できるため、スペースが限られた用途でよく使用されます。ただし、大量の熱が発生する可能性があるため、追加の冷却機構が必要になる場合があります。
ディスクブレーキ
ディスクブレーキには、モーターシャフトにブレーキディスクが取り付けられています。ブレーキがかかると、ブレーキ キャリパーがブレーキ パッドをディスクに押し付け、摩擦が生じます。
ディスクブレーキはドラムブレーキに比べて放熱性に優れています。また、制動力をより正確に制御することもできます。このため、高速産業機械などの高性能アプリケーションに適しています。
適切なブレーキシステムの選択
BLDC モーターのブレーキ システムを選択する場合、考慮すべき要素がいくつかあります。
申請要件
用途の種類によって、制動力、応答時間、安全要件が決まります。たとえば、医療機器では安全上の理由からフェールセーフ ブレーキが必要になる場合がありますが、消費者向け製品ではコスト効率がより重要な要素となる場合があります。
モーター仕様
BLDC モーターの出力、速度、トルクもブレーキの選択に影響します。高トルクモーターには、より大きな力を処理できるブレーキシステムが必要です。
料金
コストは常に考慮すべき事項です。パフォーマンス要件と予算のバランスを取る必要があります。場合によっては、低コストのアプリケーションには単純なダイナミック ブレーキで十分な場合がありますが、ハイエンドのエネルギー効率の高いシステムにはより複雑な回生ブレーキが必要になる場合があります。
スペースの制約
アプリケーションのスペースが限られている場合は、ドラム ブレーキや小型フォーム ファクタの電磁ブレーキなどのコンパクトなブレーキ システムを選択する必要がある場合があります。
結論
結論として、BLDC モーターに適したブレーキ システムにはいくつかの種類があり、それぞれに独自の長所と短所があります。電磁ブレーキは応答時間が速く、安全性が重要な用途に最適です。ダイナミック ブレーキはシンプルでコスト効率が高く、回生ブレーキはエネルギー効率が優れています。ドラムブレーキやディスクブレーキなどの機械ブレーキは、信頼性の高い物理ブレーキを提供します。
BLDC モーターのサプライヤーとして、当社はお客様の特定の用途に適したブレーキ システムの選択をお手伝いします。高性能のセットアップをお探しの場合でも、コスト効率の高いソリューションをお探しの場合でも、当社が対応します。当社についてさらに詳しく知りたい場合は、ドライブ付きサーボモーターを統合その他モーター関連製品についてもお気軽にお問い合わせください。私たちはいつでも喜んでお客様の要件について話し合い、最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。
適切なブレーキ システムを備えた BLDC モーターをご希望の場合は、購入交渉のためにお気軽にお問い合わせください。私たちはあらゆる段階でお手伝いいたします。
参考文献
- 『電気モーターハンドブック』アーノルド・タスティン著
- 「パワー エレクトロニクス: コンバータ、アプリケーション、および設計」Ned Mohan、Tore M. Undeland、William P. Robbins 著
- BLDC モーター アプリケーションとブレーキ システムに関する業界のホワイトペーパー