サーボモーターはACですか、それともDCですか?

目次 非表示 サーボ モーターとは サーボ モーターは、最近のテクノロジーで最も一般的に使用されている要素の 1 つであり、特定の低トルク動作を可能にし、ロボット ワークセルやオートメーション/航空宇宙/医療機器での使用によく導入されています。モーターは、オープン ループまたはクローズド ループの位置、速度、加速度の制御に最適です。ただし、AC または DC は単なる電圧の違いではありません。パフォーマンスのオーバーヘッド、効率、および最も効果を発揮するユース ケースの点で、かなりソフトですが直接的な影響があります。

この投稿では、サーボ モーターの電源の謎を解き明かし、AC/DC の曖昧さの一部を解読して、特定のタイプのサーボ モーターを探すときにわかりやすいガイドラインが利用できるようにします。

これは、サーボ モーター関連の議論で見られる AC 対 DC の議論と本質的に同じです。DC モーターは、DC または直流電流によって駆動され、これが入力として機能し、バッテリーなどの外部ソースから供給されます。AC モーターは通常、主電源グリッドまたは特別に設計されたインバーターから電力を供給されるため、交互に方向が切り替わる交流電流によって動作します。そのため、多くの場合、構造と制御がよりシンプルになります。極性が常に切り替わる AC では、この前後の振動を処理するために、コンデンサとインダクタを使用したさらに複雑な設計が必要です。

サーボ モーターの場合、電源には AC と DC の 2 種類があり、これはパフォーマンス機能に大きな影響を与えます。DC サーボ モーターは、非常に高いトルク対慣性比で急加速を必要とするアプリケーションで最も一般的に使用されます。たとえば、真空プロセス ラインやポンプ研究者などです (ここに同じものの写真を追加してください)。これは、DC サーボ モーターの慣性が低く、制御の変更にすばやく追従するため、高速で正確な動きを必要とする高精度位置アプリケーションに最適です。ただし、速度が上がると、非常に低いトルク操作で電気損失が発生するため、効率が少し低下する可能性があります。

AC サーボ モーターは、最大 10:1 の広い速度範囲で、非常に低速で高トルクを生成します。アプリケーションでは、これらは主にブラシレス DC モーターまたはステッピング モーターですが、このトピックの詳細な説明に入る前に、サーボ モーターに関するいくつかの基本事項を理解する必要があります。この特性により、特に回転部品のあるマシンでは、長期間にわたって高速範囲で正常に動作することができます。さらに、ブラシ付き DC モーターにはブラシも付属しており、長時間稼働すると磨耗する可能性があります。その結果、AC 反復からより鮮明でメンテナンスの少ない動作が実現する可能性があります。

これらは、電源として AC と DC のどちらを選択するかを混乱させる落とし穴です。テクノロジーとメディアの境界線がこれまで以上に薄くなっていることに気づくべきです。デジタル AC 設計のブラシレス DC モーターを備えた最新のモーター制御システムは、これまで以上に正確で効率的になっていますが、1 つの点が予想されます。結局のところ、環境条件や既存の電力インフラストラクチャにより、特定のアプリケーションやシステムが要求するものによって、今日では以前よりも大きく影響を受けることになります。

精密制御に AC サーボ モーターと DC サーボ モーターのどちらを使用するかの選択は簡単です。各モーター タイプには、考慮すべき機能があります。たとえば、DC サーボ モーターは、一定のトルクと高速応答を提供するため、CNC マシンのような位置精度を必要とするアプリケーションに最適です。たとえば、AC サーボ モーターは、高速で移動し、長距離にわたってより大きな応力をかける必要のある大規模な産業オートメーション (コンベア ベルトや高速組立ラインなど) に優れていると言われています。これは、同等の DC ブラシ ユニットよりも高速で移動し、より重い負荷をはるかに簡単に処理でき、しかも前後にロケットのように動くためです。

意思決定 - 29% (環境とも言う) AC モーターは、圧縮されていない材料で作られた AC モーターとして密閉されており、通常のベアリングが耐えられない高温や低温 (ほこり、湿気など) に耐えることができます。同様に、ポータブル デバイスまたはシステム (バッテリーで動作する必要があるもの) の場合、電源が DC を供給するため、DC モーターの方が簡単で実用的です。

AC/DC の問題に対処するには、完全なアプリケーション要件、最高速度のニーズ、現場での負荷サービスに対する健全な始動トルク、交流での許容速度、そして電力の問題が必要です。DC モーターは特にこの点で優れたパフォーマンスを発揮します。モーターを素早く始動して動作させるには、高い始動トルク (トルク = 力 x 距離) が必要になる場合がありますが、AC では広い速度範囲でこのトルクに対応できず、同時に AC システムの方が優れた効率を維持できます。

実際には、おそらく、ある方法が他の方法よりも優れていると思われるまで、徹底的にシミュレーションまたはテストするだけでしょう。さらに、ハイブリッド サーボ モーター技術と改良された制御アルゴリズムにより、AC システムは、現場でのパフォーマンスを失うことなく、速度が DC のように動作することが可能になり、両方の長所を活かすことができるようになりました。

結局のところ、サーボ モーターを充電するのは AC または DC ですが、すべてはモーターの属性を適切に選択して特定の要件を満たすことに帰着します。これは統計的な議論のように聞こえますが、実際には、サーボ モーターの電力を供給するものに関する神話を払拭し、さまざまな業界にイノベーションで貢献する多くのエンジニアリングの驚異に特徴付けられるこの正確な制御をエンジニアがより効果的に活用できるようにすることが目的です。