フレームレスモーターについて知っておくべきこと

フレームレス モーターについて説明する前に、まずフレームレス モーターを構成するコンポーネントを見てみましょう。フレームレス モーターは、永久磁石を備えたステーター アセンブリとローター アセンブリで構成されています。アプリケーションにエンコーダーを選択しない場合、フィードバックを提供するためのオプションとしてホール効果が提供されることがあります。フレームレス モーターには、シャフト、ベアリング、エンド ベルは含まれていません。その目的は、モーターをマシンの機械構造に直接統合すること (ローターをマシンの回転シャフトに直接接続) であり、これにより設計が最適化され、フットプリントが削減され、マシンの重量が軽減されます。

フレームレスモーターの利点

パフォーマンス上の利点は フレームレスモーター 機械に組み込んだときに剛性（硬さ）が増すという利点があります。モーターと負荷の間に機械要素（カップリング、ベルト、プーリーなど）がないため、動的性能が向上します。モーターと負荷が 1 つの慣性質量になったため、慣性のマッチングはそれほど重要ではありません。さらに、摩耗する機械部品がないため、システム全体の寿命が延び、メンテナンス コストが削減されます。

フレームレスモーターのサイズ

フレームレス モーターのサイズ設定は、ハウジング付きモーターのサイズ設定と同じです。負荷慣性、加速度、摩擦などに基づいて速度とトルクを計算する必要があります。多くのオプションからどの巻線を選択するかに関して、さらに多くの質問があるようです。経験から、速度要件とモーターに利用可能な電圧を調べて、モーターに必要な電圧定数 (Ke/Vkrpm) を概算することをお勧めします。以下は、Ke を概算する方法の例です。

与えられた条件:

• 必要回転数 – 3,000 rpm 
• 電圧 – 120 VAC (ドライブからは 168 VDC) 
• 概算 Ke = 電圧/速度 (V/Krpm) = 168/3 = 56 V/Krpm

通常、電圧降下に対する 10 パーセントの安全係数を追加します。したがって、トルク要件を満たす適切なフレーム サイズを選択した後、Ke が 50 V/Krpm を超えない巻線を探すようにしてください。合計電圧要件も考慮する必要があり、アプリケーションに必要な電流 (アンペア)、モーターの抵抗、およびモーターの逆起電力 (BEMF) を考慮する必要があります。次に、例を続けます。

与えられた条件:

• 必要回転数 – 3,000 rpm 
• 必要トルク – 250 oz-in 
• 電圧 – 168 VDC 
• モーター Ke – 50 V/Krpm 
• モータートルク定数 (Kt) – 60 oz-in/amp 
• モーター抵抗 – 2オーム 

合計電圧要件 = IR+BEMF = (250/60 x 2) + 50 x 3 = 158 ボルトで、rpm 要件を満たします。使用可能な電圧は 168 ボルトなので、これまでの選択は正しいようです。

この例は、フレームレス モーターのサイズを決定する際に、利用可能な巻線の選択を迅速化する方法を示すことを目的としています。放散やモーター コア損失を含む熱計算など、他の要素も考慮する必要があります。モーターの速度/トルク曲線を確認すると、この時点でモーターを選択する際の懸念事項が解消されるはずです。

フレームレスモーターが最も効果を発揮する場所

結論として、フレームレス モーターは、工作機械、遠心分離機、ミキサー、ワインダーなどの用途、または機械要素が追加のメンテナンス コストと重要なスペース損失をもたらすその他の用途に最適なソリューションです。パーカーは、直径 32 ～ 254 mm のフレーム サイズを提供し、6.3 ～ 13,000 oz-in のトルクと最大 50,000 rpm の速度を実現します。さまざまな巻線が用意されており、電源とアプリケーションの要件に基づいてモーターを最適化できます。