ブラシレス サーボ モーターの基本的な動作理論は、同じ極が反発し、反対の極が引き合う磁気の原理を中心に展開されます。サーボ モーター内には 2 つの磁気源があります。1 つは通常モーターのローター上にある永久磁石で、もう 1 つはローターを取り囲む固定電磁石です。電磁石はステーターまたはモーター巻線と呼ばれ、積層と呼ばれる鋼板が貼り合わされて構成されています。鋼板には通常、銅線を巻き付けることができる「歯」があります。
磁気の原理に戻りますが、銅線などの導体をコイル状に形成し、導体に通電して電流を流すと磁界が発生します。
導体を通過する電流によって生成されるこの磁場には、N 極と S 極があります。磁極がステーター (通電時) とローターの永久磁石上にある場合、反対の極が引き合い、同極が反発する状態をどのように作り出すのでしょうか?
重要なのは、電磁石に流れる電流を逆にすることです。電流が導電コイルを通って一方向に流れると、N 極と S 極が形成されます。
電流の方向が変わると極が反転し、北極だったものが南極になり、その逆も同様です。図 1 は、これがどのように機能するかを示す基本的な図です。図 2 の左側の画像は、ローターの磁石の極がステーターの反対の極に引き付けられている状態を示しています。モーターのシャフトに取り付けられたローターの極は、ステーターの反対側の極と揃うまで回転します。すべてが同じままであれば、ローターは静止したままになります。
図 2 の右側の画像は、ステーターの極がどのように反転したかを示しています。これは、特定のステータ位置を通る電流の流れを逆転させることによって、ロータ磁極が反対側のステータ磁極に追いつくたびに発生します。ステーターの極が継続的に反転すると、ローターの永久磁石の極が常に反対側のステーターを「追いかける」状態が生じ、その結果、ローター/モーター シャフトが連続的に回転します。
ステータ極の反転は整流として知られています。整流の正式な定義は、「最適なモーター トルクとモーター シャフトの回転を生成するために、適切なモーター位相に電流をステアリングする動作」です。シャフトの回転を維持するために、適切なタイミングで電流をどのように制御するのでしょうか?
ステアリングは、モーターに電力を供給するインバーターまたはドライブによって行われます。ドライブが特定のモーターとともに使用されている場合、オフセット角度は、モーターのインダクタンス、抵抗、その他のパラメーターなどとともにドライブ ソフトウェアで特定されます。モーターで使用されるフィードバック デバイス (エンコーダー、レゾルバーなど) は、ローター シャフト/磁極の位置をドライブに提供します。
ローターの磁極の位置がオフセット角と一致すると、ドライブはステーターコイルに流れる電流を反転させ、図 2 に示すようにステーターの磁極を北から南、南から北に変化させます。極を揃えるとモーター シャフトの回転が停止し、順序を変更するとシャフトが一方の方向と他方の方向に回転します。また、極を素早く変更すると高速回転が可能になり、逆に低速回転が可能になります。
