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ブラシレスモーターは、整流子やブラシなどの機械的な接触部を取り除いたモーターです。整流子の代わりを電子回路が行うことで、整流子とブラシを無くしています。直流モーターは、ステータの巻き線回路の磁力によって、永久磁石のロータを駆動します。電流の切り替えを、センサと半導体スイッチによって行い、回転させます。
電流とトルク、及び電圧と回転速度が比例するという点でDCモーターの性格を持ち、構造はACモーターという双方の優れた点を取り入れています。小型で高出力・高効率・長寿命の特性を持ち、火花やノイズの発生もなく、コンピュータから家電まで幅広い用途で活用されています。
ブラシレスモーターの使用用途
ブラシレスモーターはDCモーターの特性を持ち、高効率で長寿命・低騒音の特徴があります。家電製品・電子機器・自動車等、幅広く使われています。家電製品では、エアコン・食洗器・洗濯機・冷蔵庫・扇風機・掃除機などのファンモーターや駆動モーターに使われます。インバーター制御のエアコンや冷蔵庫のコンプレッサには最適です。
業務用電子機器では、レーザープリンターの紙送り・ドローンのプロペラ駆動やジンバル制御・ハードディスクや光ディスクの、および工具のドリル・ドライバー・のこぎりの駆動など広範囲に使用されます。また、自動販売機・金融端末・券売機、および複写機・給湯器・冷凍冷蔵ショーケースなどにも使われます。
また、自動車分野での採用が急速に増えています。電動パワーステアリング・ドアロック・ヘッドライト光軸調整・ドア開閉などの駆動モーター・電気自動車のエアコンコンプレッサー・電気自動車用トラクションモーターなどへ用途が拡大しています。
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ステッピングモーターを動かすためにはドライバーと呼ばれる制御装置が必要です。ドライバーはステッピングモーターに流す電流電圧を制御して、回転速度、回転量などをコントロールすることができます。
ドライバーには定電流駆動方式と低電圧駆動方式がありますが、高速でのトルク特性が優れている定電流方式が採用される場合が多いです。一般的には、ドライバーに上位制御機器より回転速度、回転量の指示値としてパルス列を入力し、入力されたパルス列に従ってモーターを指示速度で指示量回転させます。
ドライバーにはマイクロステップと呼ばれる機能を搭載しているものがあります。ステッピングモーターは基本ステップ角を最小回転角度として回転しますが、マイクロステップ機能を持つドライバーは、各コイルに流す電流を調整し、基本ステップ角を電気的に細分化し、回転の分解能を上げることができます。
また、振動、騒音を低減させる効果や、ステップ角ごとのオーバーシュートの低減、起動停止時の衝撃緩和の効果もあります。マイクロステップ機能の分解能は、多いものだと1/250程度まであり、使用用途によって、ディップスイッチなどで選択することができます。
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ブラシのあるDCモーターは、ブラシが原因となるデメリットが幾つかあります。
まず、ブラシと整流子が消耗するために、製品寿命が短くなってしまいます。ブラシなどを交換すれば継続して使うこともできますが、メンテナンスを必要とするため、手間も費用も掛かってしまいます。このことを考慮して製品寿命が来た時には、メンテナンスをするのか、新しいものを購入するのかを決めなくてはなりません。DCモーターを使っている製品は比較的安価なものも多いので、どちらがコスト的に有利になるかを検討する余地もあるでしょう。
さらに、ブラシから騒音が発生する可能性もあります。機械的な接触のある箇所なので、ある程度の音が出るのはやむを得ませんが、使用し続けている間にブラシなどの磨耗により、大きな騒音となる場合もあります。気になるような大きな音が出るようになったら、メンテナンスや交換をしなくてはなりません。
他にも、ブラシが原因となって電気ノイズや粉塵が発生することもあります。このような問題は、DCモーターを搭載している機器だけではなく、周囲にも影響が及ぶため、事前に十分仕様を確認しておく必要があります。
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ロボット三原則は人とロボットの安全な共存生活のためにはなくてはならないものですが、一方で、実際にこの三原則に従うロボットを開発しようとすると、いわゆる「フレーム問題」を引き起こすと言われています。
フレーム問題とはもともと人工知能の領域において指摘されている問題です。
我々人間には現実社会に存在する取り巻く無数の要素の中から、「今、この瞬間の行動に関係のある事柄」だけを選び、その他の要素を意図的に無視する（つまり、必要なことだけを枠＝フレームで囲んで、その範囲内で判断する）ということを、あたりまえに行っています。
しかし、人工知能（以下、AI）やロボットにこのような力を持たせるのは、非常に難しいのです。
このため、有限の処理能力しか持たないAIやロボットは、現実世界の無限の選択肢を人間のように「うまくさばく」ことができません。
つまり、ロボット工学の三原則を守るためにあらゆる可能性を検討しようとすると、実在するコンピュータでは計算能力が追いつかず、コンピュータでいう「フリーズ」のような状況に陥ってしまうのです。
アシモフの小説の中にも、ロボット工学の三原則に矛盾する困難な問いを投げかけられた結果、コイルが焼き切れて壊れてしまうロボットの話が登場します。
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ロボットは様々な活用場面があります。活用事例を詳しく紹介します。
ロボットスーツ
建設現場や介護現場における身体的負担を軽減する形で、近年導入が進んでいます。また、身体的負担の激しい物流現場においても導入が検討され始めていることも事実で、今後さらに多くの業界で導入が進むことでしょう。
介護ロボット（セラピーロボット）
介護現場では、身体強化のスーツ型ロボットのほかに、利用者のメンタルケアを目的としたセラピー型のロボットの導入も進んでいます。動物型のロボットを利用者のもとに置くことで、コミュニケーション機会の増加や癒し効果による利用者のストレス解消が期待できます。
災害対策ロボット
地震や火災などの災害発生時において、いち早い人命救助をアシストするロボットの開発と導入が進んでいます。情報収集に特化した種類のロボットだけでなく、近年においては人命救助そのものを可能とするロボットの導入も各地で進められています。
ロボットカー（Google）
近年Googleなどが開発に取り組んでいる全自動運転自動車のロボットカーは、現時点ではまだ普及にむけて数多くの課題があります。もし実用化が実現すれば、従来の自動車を運転することができない人の交通手段に新たな選択肢が生まれ、人や物の移動が活発化することが期待できます。
掃除ロボット
日々の家事負担軽減を目的として普及している自宅用床掃除ロボットのほかにも、掃除ロボットはさまざまな場で数多く活用されています。近年では業務用の床洗浄機や窓掃除に特化したロボットなどが実用化され、将来的にはあらゆる場所をロボットが清掃できるようになるかもしれません。
産業用ロボット
産業用ロボットは、労働生産性向上のために工場などに導入されています。日本の工場では、人手不足の解消に向けた自動化も積極的に進められており、製造から出荷の各工程で数多くの産業用ロボットが導入されています。
ロボットレストラン（エンターテイメント）
2012年に日本にオープンしたロボットレストランは、先進性と話題性を武器に観光客をターゲットとして営業してきました。エンターテイメント施設として、様々な種類のロボットがショーなどを通じて店内を盛り上げていくスタイルが大きな特徴となっています。
コミュニケーションロボット
コミュニケーションロボットは、機能の種類に応じて活用される場が異なります。自宅や介護現場に設置してコミュニケーションを促すロボットや、人手不足解消を目的に施設の受付業務を代行するロボットなど、現在では人々の生活に合わせた形で数多くのロボットが活用されています。
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