DCモータとACモータの特長と違いを解説！
モータは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する機械であり、大きく分けると電源の種類によってDC（直流）モータとAC（交流）モータの2つに分類されます。
また、それら2つのモータは設計や構造によってさらに細かく種類が分かれており、産業、自動車、医療機器、ロボティクスなど、あらゆる分野で様々なモータが活用されています。
この記事では、DCモータとACモータの特長と違いを主に解説します。それぞれのモータに適した用途についても紹介していますので、モータ選定にぜひお役立てください。
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- 1.DC（直流）モータ
- 1.1.DCモータのメリット
- 1.2.DCモータのデメリット
- 1.3.2種類のDCモータについて
- 2.AC（交流）モータ
- 2.1.ACモータのメリット
- 2.2.ACモータのデメリット
- 3.DCモータとACモータの違い
- 4.まとめ
DC（直流）モータ
DCモータは、一定方向に流れ続けている電気（直流電源）を動力源にしているモータです。
図1 : DC（直流）
図2 : DCモータの原理
DCモータのメリット
ACモータと比較すると、
- 同じ出力帯の場合、サイズがコンパクト
- 速度変化が頻繁な用途の場合、DCモータの方が高効率
- 始動トルクが比較的大きい
- 電圧調整により、広範囲な速度制御が容易に可能
始動、停止、加速の応答が速い
DCモータのデメリット
- ブラシ付DCモータはブラシの摩耗や整流子の経年劣化が発生するため、定期的なメンテナンスが必要
- ブラシ付DCモータはノイズが発生しやすい
- 大きな重量を扱う用途で使用する場合、十分な磁界の生成に強力な磁石が必要となるため、コストが割高になる
2種類のDCモータについて
DCモータは、ブラシと整流子の有無によって、ブラシ付DCモータ、ブラシレスDCモータの2種類に分類されます。
ブラシ付DCモータはシンプルな構造で低価格な一方で、ブラシと整流子の物理的な接触によってノイズが発生します。また、ブラシが摩耗するため、定期的なメンテナンスが必要です。
一方、ブラシレスDCモータはブラシと整流子を取り除くことで、ブラシ付DCモータの欠点を解消しています。静音性が高まるだけでなく、長寿命かつ高効率なのも特徴であり、高速回転や性能要求水準の高い用途に適しています。ただ、その分価格は同じ出力帯のブラシ付DCモータよりも高価です。
ブラシ付DCモータ、ブラシレスDCモータの特長については、こちらの記事で詳しく解説しています。
図3 : ブラシ付DCモータとブラシレスDCモータの構造
（左）ブラシと整流子により電流を切り替えるブラシ付DCモータ
（右）磁極検出器を使用してスイッチにより電流を切り替えるブラシレスDCモータ
AC（交流）モータ
ACモータはその名前の通り、周期的に方向を切り替える交流電流を動力源にしているモータです。
図4 : AC（交流）
ACモータには多くの種類がありますが、主要なタイプとしては同期モータと誘導モータ（非同期モータ）の2つに大別されます。
同期モータはステータにコイルがあり、ロータが永久磁石であるため、ロータが回転磁界と同じ速度で回転します。回転数は電流の周波数に比例し、これを「同期」と呼びます。
誘導モータは非同期モータとも呼ばれ、電磁誘導による起電力をコイルに生じさせて回転するモータです。ステータにコイルがあるのは同期モータと同じですが、ロータが短絡したコイルになっている点が異なります。誘導モータの場合は、ロータが回転磁界よりもやや低い速度で回転します。
ACモータは、発電所から送られる電気信号や、太陽光発電、バッテリーに接続されたインバータから出力されるエネルギーを使用して動かすことができます。
ACモータのメリット
DCモータと比較すると、
- 構造がシンプルで耐久性が高く、メンテナンスが用意
- 一定速度で長時間使用する場合、ACモータの方が高効率
- 負荷を大きくしても安定的に動作が可能
- ブラシ付DCモータよりも比較的ノイズが少ない
- 同じ出力帯の場合、コストが割安
ACモータのデメリット
- DCモータよりも速度やトルクの制御がしづらい
- 始動、停止、加速の応答性はDCモータよりも低い
- 始動トルクが比較的小さい
DCモータとACモータの違い
ここまで、DCモータとACモータの違いについて解説しました。それぞれの特長を表にまとめていますので、改めて確認しましょう。
特長 |
DCモータ |
ACモータ |
|
タイプ |
ブラシ付DCモータ |
同期モータ |
|
電源 |
DC（直流） |
AC （交流） |
入力端子 |
正（+）と負（-）の2つの入力端子 |
3つの入力端子 |
構造 |
ブラシ付モータはブラシの摩耗や整流子の経年劣化が発生するため、定期的なメンテナンスが必要 |
構造がシンプルで耐久性が高く、メンテナンスが容易 |
ノイズ |
ブラシ付DCモータはノイズが発生しやすい |
比較的少ない |
アーマチュア （電機子）特性 |
ブラシ付DCモータ：ロータ部分がアーマチュア ブラシレスDCモータ：ステータ部分がアーマチュア |
ステータ部分がアーマチュア |
制御性 |
広範囲な速度制御に柔軟に対応可能 |
モータ自体の制御性はDCモータより低く、広範囲な速度制御には高度なコントローラが必要 |
自起動能力 |
常に自起動 |
同期モータ：非自起動 |
応答時間 |
電圧変化に応じて素早く応答 |
DCモータよりも応答は遅い |
効率性 |
速度変化が頻繁な用途の場合は、DCモータの方がACモータよりも高効率 |
一定の速度で連続的に駆動する用途の場合は、ACモータの方がDCモータよりも高効率 |
主な用途 |
小型家電、精密機械、医療機器、自動車電装機器等 |
大型家電、工業用ポンプ、ベルトコンベア、クレーン等 |
マブチモーターは、高い品質を求められる産業用途や医療用途向けに小型ブラシレスDC（BLDC）モータを開発、提供しています。当社の製品シリーズは、産業分野における自動化、高性能な医療機器開発などに最適なソリューションを提供可能です。
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まとめ
DCモータとACモータには異なる特性があるため、適切なモータを選択するには用途に応じた仕様を注意深く検討することが重要です。
弊社では、さまざまな用途に最適なブラシレスDCモータを幅広く取り扱っています。モータの選定に迷ったり、サンプルを希望される場合は、お気軽にお問い合わせください。
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