モーターの分類

電磁力を使用したモーターである「DCモーター」と「ACモーター」と、それ以外のモーター（例えば、「超音波モーター」）に分けることができます。

さらに、DCモーターは、ブラシ付きDCモーター、ブラシレスDCモーター、ステッピングモーターなどに、ACモーターは、誘導モーター、同期モーター、整流子型モーターなどに、大まかに分類することができます。

（1）ブラシ付きDCモーター

ブラシと整流子を備えたモーターで、小型モーターでは、最も使用されています。

モーターとしては、最も安価です。小型の電子機器などに使用されています。

（2）ブラシレスDCモーター

ブラシ付きDCモーターの欠点であったブラシと整流子を取り除いたモーターです。

構造は、界磁用永久磁石をロータ側（回転する側）、電機子巻線（コイル）をステータ側（外側）に配置しています。

また、整流子の位置変化によるブラシを用いた通電切換の代わりに、ロータ位置信号検出のために ホール素子を用いて、コイルの通電を制御しています。ブラシがないので寿命が長いです。

静音性が求められるパソコン内のハードディスクなどに使用されています。

 

（3）ステッピングモーター

ステッピングモーターは、コイル電流を切り替えると、決まった角度だけ動くモーターで、位置決めなどに利用され、デジタル制御系との整合性がよく制御回路を作りやすいです。

ステッピングモーターは、デジタル信号で簡単に制御でき、工業用途、パソコン周辺機器だけでなく、コピー機などにも用いられています。

（4）誘導モーター

磁石を青色矢印の向きに動かすと、円筒（アルミ缶など）の表面には、フレミングの右手の法則に従う向きに、渦電流(*)が流れます。

この電流は、磁界の中を流れるので、円筒はフレミングの左手の法則に従う向き、すなわち磁石の移動方向と同じ向きに力を受けます。

したがって、円筒の軸は磁石と同じ向きに回転します。これが誘導モーターの回転原理です。

実際には、磁石を回転させて動力を得るのでは意味がありませんので、交流電流と電磁石で、磁石を回転させたのと同じ効果があるようにしています。

 

誘導モーターは、負荷が変化すると、それに応じてトルクが変化しますが、速度はあまり変化しません。

また、トルクと電流の関係はDCモーターのような直線になりません。

用途としては、扇風機などの家電製品からエレベータなどにも使用されています。

（5）同期モーター

回転軸に磁石を置き、外側にも磁石を置いて、外側の磁石を回転軸と同じ方向に回転させると、回転軸の磁石の周りの磁界も回転するので、回転軸の磁石もつられて回転します。

交流電流と電磁石で、外側の磁石を回転させたのと同じ効果を持たせたのが、同期モーターとなります。

同期モーターは、回転磁界とまったく同じ速さでまわるので、電源の周波数が一定であれば回転数はいつも一定になり、工作機械や電気時計などに使われています。

（6）整流子型モーター

ACモーターで整流子やブラシを備えています。

交流・直流いずれでも運転できることから、「ユニバーサルモーター」とも呼ばれます。

交流整流子モーターは、家庭用AC100Vで運転でき、負荷が増えると回転速度が下がり、トルクが増加する、という特徴があります。

このような特性から、家庭電気製品では軽量大出力が必要とされる、電気掃除機、電気ドリルのような工具、あるいは、ミキサーや、コーヒーミルなどに用いられます。

（7）超音波モーター

超音波モーターは、金属製弾性体（振動子）で発生した振幅数μmの固有振動（共振）を、摩擦力によって移動子（ロータ、スライダ）の回転や、並進運動に変換するものです。

弾性体の固有振動数（共振周波数）が、超音波領域（20kHz以上）であることから「超音波モーター」と呼ばれています。

超音波モーターの長所は、以下のようになります。

低速・高トルク特性を有するため、減速機構が不要

減速ギアが不要なため、静粛性に優れる

非通電時に保持トルクを有する

磁気の影響を受けず、電磁波を発生しない

小型・軽量

一方、短所は以下のようになります。

磨耗が大きいため、耐久性に劣る

高速運転が困難

高周波電源および複雑な駆動回路が必要

上記の長所を生かして、超音波モーターは、一眼レフカメラのオートフォーカスや半導体製造装置、マイクロマシン製造装置などの精密位置決め機構に利用されています。

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