DCモーターの速度を制御するにはどのような方法がありますか?

この記事では主に DC モーターに焦点を当て、その特性と関連情報を読者に理解してもらうことを目的としています。

 

I. DCモーターの3つの速度制御方法

DC モーターの速度を制御するには、次の 3 つの方法があります。

1. 電極切り替え速度制御方式：電極を切り替えることで電機子巻線回路が変化し、モーターの極対数が変化し、モーターの速度が変化します。この方式の利点は、構造が簡単で信頼性が高く、コストが低いことですが、速度制御範囲が比較的狭いため、一般に高精度の速度制御が必要とされない用途にのみ適しています。-

 

2. 電圧調整速度制御方法: モーターの供給電圧を変更することで、モーターの速度が調整されます。この方式の利点は、速度制御範囲が広く、調整精度が高いことですが、専用の電圧調整器が必要となるため、比較的コストが高くなります。

 

3. PWM速度制御方式：モーターのデューティサイクルを変更することで、モーターの速度を制御します。入力直流電圧をパルス信号に変換し、パルスのデューティサイクルを制御することでモーターの平均電圧値を制御し、モーターの速度調整を実現します。この方式は速度制御範囲が広く高精度ですが、専用のPWM速度コントローラが必要となり、比較的コストが高くなります。同時に、PWM 速度制御は高周波ノイズと電磁干渉を生成するため、それらを抑制するための適切な対策が必要です。-パルス幅変調 (PWM) の基本原理: この制御方法には、出力で等しい振幅を持つ一連のパルスを得るために、インバータ回路のスイッチング デバイスのオンオフ スイッチングを制御することが含まれます。これらのパルスは、正弦波または必要な波形を置き換えるために使用されます。つまり、出力波形の半周期で複数のパルスが生成されるため、各パルスの等価電圧は正弦波となり、低次高調波の少ない滑らかな出力が得られます。

 

各パルスの幅を一定の規則に従って変調することにより、インバータ回路の出力電圧の大きさを変えることができ、出力周波数も変えることができます。

 

たとえば、正弦半波-波形が N 個の等しい部分に分割されている場合、正弦半波-は N 個の相互接続されたパルスで構成される波形とみなすことができます。これらのパルスは等しい幅を持ち、すべて π/n に等しいが、振幅は等しくなく、各パルスの上部は水平の直線ではなく曲線であり、各パルスの振幅は正弦波の法則に従って変化します。上記のパルスシーケンスが、各方形パルスの中点が対応する正弦波セグメントの中点と一致し、各方形パルスの面積（すなわち、インパルス）が対応する正弦波セグメントの面積と等しくなるように、振幅は等しいが幅が等しくない同数の方形パルスで置き換えられると、パルスシーケンス、すなわちＰＷＭ波形が得られる。各パルスの幅が正弦波パターンに従って変化することがわかります。

 

等しいインパルスが同じ効果をもたらす原理に基づいて、PWM 波形と正弦半波は等価です。-。正弦波の負の半サイクルの PWM 波形も同じ方法で取得できます。-。 PWM 波形では、各パルスの振幅は等しいです。等価出力正弦波の振幅を変更するには、同じ倍率で各パルスの幅を変更するだけです。したがって、AC-DC-交流変換器では、PWMインバータ回路が出力するパルス電圧の振幅が直流側電圧の振幅となります。

 

II. DCモーター整流子のメンテナンス

(1) 整流子の表面は平滑に保たれ、均一で暗褐色の光沢のある酸化皮膜が形成されている必要があります。整流子の表面がカーボン粉や油で汚れている場合は、ブロアーで掃除するか、アルコールを含ませた柔らかい布で拭いて清潔にしてください。

 

(2) 整流子表面に過度の火花、荒れ、凹凸、焼き付きなどの劣化の兆候がある場合は、モータを停止してください。表面を「0」グレードの目の細かいサンドペーパーで研磨して、酸化膜を回復する必要があります。-整流子の表面が過度に粗い、平らでない、または著しい磨耗がある場合は、整流子を再機械加工する必要があります。-機械加工中は、金属の削りくずが入らないように、電機子巻線の端と接続タブを紙で覆う必要があります。切削速度は 2 メートル/秒、切削深さと送り速度は 0.1 mm を超えてはなりません。機械加工後、整流子セグメントは面取りする必要があり、必要に応じてセグメント間のマイカをアンダーカットして、マイカが整流子セグメントの上に突き出るのを防ぐ必要があります。

 

(3) マイカ溝がきれいであること、整流子片のエッジが滑らかでバリがないことを確認してください。

 

(4) 整流子表面の品質を確保するとともに、日常の運転中は整流火花を注意深く観察し監視する必要があります。通常、ピンポイントまたは粒状の火花がほとんどのブラシにまばらに均一に分散され、これは通常の整流火花と考えられます。ただし、パチパチ音、火の玉、または飛び散る火花は有害であると考えられています。リング状の火花が発生した場合、モーターは動作を継続すべきではありません。