パンケーキ BLDC モーター: 仕組み、トレードオフ、アプリケーション

BLDC モーターを「パンケーキ」状にする理由

パンケーキ BLDC モーターの名前の由来は、その機能ではなく、そのプロポーションにあります。従来のモーターの背の高い円筒形の「スープ缶」のような形状ではなく、平らで幅が広く、長さと直径の比が十分に低いため、全体がチューブというよりはディスクのように見えます。

その形状は、磁束が内部でどのように移動するかによって決まります。標準的なラジアルフラックスモーターでは、磁場はシャフトからハウジングに向かって外側に伝わります。パンケーキモーターとも呼ばれます。 アキシャルフラックスモーター 、磁束は代わりにシャフトと平行に流れ、ローターはステーターに巻き付くのではなく、ステーターの横に平らに置かれます。この形状の 1 つの変更により、モーター全体が平らな円盤の形状に折りたたまれます。

フラットフォームファクターのパフォーマンスのトレードオフ

パンケーキのレイアウトは単なるパッケージングのトリックではなく、モーターの動作を変えます。巻線は半径が最大となるディスクの外縁に近い位置に配置されるため、モーターは一定量の銅に対して、同様の体積の半径方向設計よりも多くのトルクを生成します。また、平らで開いた構造により、より多くの表面積が空気にさらされるため、しっかりと巻かれた円筒形のコアから熱を引き出すよりも冷却がかなり簡単になります。

これらの利点には実際のコストが伴います。フラットローターとステーターの間の正確で均一なエアギャップを維持することは、ラジアルモーターの同心ギャップよりも製造公差が厳しく、製造コストを押し上げます。ローターのディスク形状と作用する磁力が、ラジアルモーターが快適に扱える同じ RPM 範囲に耐えられないため、速度も制限されます。軸方向のスペースは狭いが、最高速度よりもトルクと熱ヘッドルームが重要であるアプリケーションの場合、そのトレードオフはパンケーキ設計に有利に働く傾向があります。

パンケーキのデザインが日用品に登場する場所

フラットなプロファイルにより、このモータタイプは、直径ではなく軸方向の長さが希少なリソースとなる場所に自然にフィットします。カメラのジンバルとロボットジョイントは、小型のパンケーキ BLDC モーターを使用して、回転アセンブリをコンパクトなハウジング内に収まるほど十分に薄く保ちます。ドローンも同じ特性の恩恵を受けており、飛行力学に影響を与えるほどかさばることなく、フラットモーターをアームに直接取り付けています。

より大きなスケールでは、同じ形状が電動バイクや自動車のドライブトレインにも見られ、別個のハウジングやドライブシャフトを必要とせずに、フラットモーターをスイングアームやホイールアセンブリに直接ボルトで固定できます。フラットなプロファイルよりも、より広いトルク範囲と機械的なギアの柔軟性が重要な場合、フラットプロファイルよりもトルクとギアの柔軟性が重要な場合の代替としてのミッドドライブモーターそれらはクランクに位置し、ホイールを直接駆動するのではなく、車両の既存のギアを介して動力を伝達するため、より良いフィット感を維持します。

A6 Ultra-quiet Brushless DC Motor Controller

ハブモーター: すでにご存知のパンケーキ BLDC モーター

電動自転車や電動スクーターに乗ったことがある人は、おそらく気づかずにパンケーキ BLDC モーターをすでに使用しているでしょう。ハブモーターは駆動モーターをホイールに直接統合しますが、これが機能するのは、モーターがホイールアセンブリに余分な幅を追加せずにハブの内側に収まるほど平坦である場合に限られます。

e-モビリティにおけるアキシャルフラックスモーターの採用に関する業界レポートは、まさにこの特徴を示しています。別個の取り付けポイントやドライブトレインを必要とせず、モーターがホイールの内側に位置するため、パンケーキの形状はホイール内統合に自然に適しています。電動自転車とスクーターのハブモーターは、同じフラットな軸磁束レイアウトに基づいて構築されています毎日の通勤や短距離旅行に適した規模で同じ設計原則を適用し、最高速度の一部を引き換えに、可動部品の少ないよりシンプルでメンテナンスの少ないドライブトレインを実現します。

コントローラをパンケーキ型モーターに適合させる

パンケーキモーターのトルクと速度特性はラジアルモーターとは十分に異なるため、コントローラーの組み合わせには注意が必要です。これらのモーターは、より低い RPM で強力なトルクを供給する傾向があります。つまり、より背の高い、より高速なモーター用に調整されたコントローラーでは、パンケーキモーターの性能を最大限に引き出せない可能性があり、さらに悪いことに、効率的な動作帯域外で動作する可能性があります。

これを正しく行うには、電流定格と電圧定格を正しく一致させることから始まります。特定のモーターの電流および電圧プロファイルに適合するサイズのブラシレス DC モーターコントローラーは、ペアリングを決定するための出発点です。家庭用電動自転車や屋内ロボットなど、フラットモーターの特徴的なハム音を最小限に抑える必要があるアプリケーションの場合、低速、高トルクのモータープロファイルに適した超静音コントローラー純粋にピーク RPM 用に最適化されたコントローラーよりも適合する傾向があります。特定のパンケーキモーターの仕様をコントローラーの選択に変換する方法がわからない人のために、仕様を正しく一致させるためのコントローラーとモーターのペアリングガイド関連するパラメータを段階的に説明します。

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