《機械》〈回転機〉[R01:問6]ブラシレスDCモータに関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆(普通)

次の文章は,一般的なブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータに関する記述である。

ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータは,\( \ \fbox {  (ア)  } \ \)が回転子側に,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)が固定子側に取り付けられた構造となっており,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)が回転しないため,\( \ \fbox {  (ウ)  } \ \)が必要な一般の直流電動機と異なる。しかし,何らかの方法で回転子の\( \ \fbox {  (エ)  } \ \)を検出して,\( \ \fbox {  (イ)  } \ \)への電流を切り換える必要がある。この電流の切り換えを,\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)で構成された駆動回路を用いて実現している。ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータは,\( \ \fbox {  (オ)  } \ \)の発達とともに発展してきたモータであり,上記の駆動回路が重要な役割を果たすモータである。

上記の記述中の空白箇所(ア),(イ),(ウ),(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして,正しいものを次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。
\[
\begin{array}{cccccc}
& (ア) & (イ) & (ウ) & (エ) & (オ) \\
\hline
(1) & 電機子巻線 & 永久磁石 & ブラシと整流子 & 回転速度 & 半導体スイッチ \\
\hline
(2) & 電機子巻線 & 永久磁石 & ブラシとスリップリング & 回転速度 & 機械スイッチ \\
\hline
(3) & 永久磁石 & 電機子巻線 & ブラシと整流子 & 回転速度 & 半導体スイッチ \\
\hline
(4) & 永久磁石 & 電機子巻線 & ブラシとスリップリング & 回転位置 & 機械スイッチ \\
\hline
(5) & 永久磁石 & 電機子巻線 & ブラシと整流子 & 回転位置 & 半導体スイッチ \\
\hline
\end{array}
\]

【ワンポイント解説】

ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータに関する問題です。電験の試験においてはブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータの細かな構造に関する内容は出題されません。本問のように普通の\( \ \mathrm {DC} \ \)モータと何が違うのかをポイントとして理解するようにしましょう。

1.ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータ
\( \ \mathrm {DC} \ \)モータとブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータの構造例は下図の様になります。
\( \ \mathrm {DC} \ \)モータは永久磁石が固定子で電機子巻線が回転する方式が一般的ですが,ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータは永久磁石が回転する方式が一般的です。
\( \ \mathrm {DC} \ \)モータでは回転する部分と電源との間にブラシと整流子が必要であり,定期的なブラシの交換が必要であるといった保守面での問題があります。一方,ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータはインバータと磁極センサにより,固定子電流を調整して制御するため,ブラシが不要となります。

出典:東芝デバイス&ストレージ株式会社 HP

【解答】

解答:(5)
(ア)
ワンポイント解説「1.ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータ」の通り,ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータは通常の\( \ \mathrm {DC} \ \)モータと異なり,永久磁石が回転する構造となっています。

(イ)
ワンポイント解説「1.ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータ」の通り,ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータは電機子巻線が回転しない構造となります。

(ウ)
ワンポイント解説「1.ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータ」の通り,ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータはブラシと整流子を必要としない構造なので,メンテナンス項目であるブラシ交換が不要となります。

(エ)
ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータの場合,回転位置を検出して電機子電流を調整します。

(オ)
ワンポイント解説「1.ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータ」の通り,ブラシレス\( \ \mathrm {DC} \ \)モータはインバータと磁極センサ等の半導体スイッチにより,固定子電流を調整して制御します。