作成日: 2025-05-26 | 更新日: 2025-05-28

dcモーター メーカー・製品！概要や制御、acモーターとの違いなどについても解説！

dcモーターの仕組み

dcモーターの仕組みは、電気エネルギーを機械的な回転運動に変換する原理に基づいています。具体的には、永久磁石と電磁石の間に生じる磁力を利用して回転する仕組みなんです。

まず、dcモーターの内部には「固定子（ステーター）」と「回転子（ローター）」という2つの主要部品があります。固定子は通常、永久磁石でできていて、モーターの外側に配置されています。一方、回転子は電磁石になっていて、中心部分に位置しています。

dcモーターに直流電流を流すと、回転子のコイルに電流が流れて電磁石が発生します。この電磁石と固定子の永久磁石との間に引力と斥力が生まれるんですね。この力によって回転子が回り始めるわけです。

面白いのは、回転子が半回転するごとに電流の向きを切り替える「整流子（コミュテーター）」という部品があることです。これにより、常に回転方向に力が働くように調整されています。例えば、小型のdcモーターでは毎分数千回転、大型のものでも数百回転という速度で回ることができます。

dcモーターの特徴は、電圧を変えるだけで簡単に速度制御ができることです。電圧を上げれば回転速度が上がり、下げれば遅くなります。また、配線を逆にするだけで回転方向を変えられるという単純さも魅力です。

身近なところでは、おもちゃの電車や電動歯ブラシ、自動車のワイパーなど、様々な製品に使われています。小型から大型まで幅広いサイズがあり、用途に合わせて選べるのもdcモーターの大きな利点なんですよ。

dcモーターの制御方法

dcモーターの制御方法には、大きく分けて「アナログ制御」と「デジタル制御」の2種類があります。アナログ制御は抵抗器などを使って電圧を調整する昔ながらの方法。一方、最近主流のデジタル制御はマイコンやPWM（パルス幅変調）という技術を使って、より精密な制御ができるんです。

PWM制御では、例えば周波数20kHzの電気信号のON/OFF比率（デューティ比）を変えることで、モーターに流れる電流の平均値を調整します。デューティ比50%なら半分の出力、80%ならほぼフルパワーといった具合に、0〜100%の範囲で細かく速度調整ができるわけです。

また、モーターの回転方向を切り替えるには「Hブリッジ回路」というものを使います。これは4つのスイッチを電子的に切り替えて、モーターに流れる電流の向きを変える仕組み。前進・後退の切り替えが必要な機器には欠かせない技術です。

最近では、Arduino（アルドゥイーノ）やRaspberry Pi（ラズベリーパイ）などの手軽なマイコンボードを使って、初心者でも比較的簡単にdcモーター制御を学べるようになっています。

acモーターとdcモーターの違い

acモーターは家庭用コンセント（100V/200V）からそのまま電源を取れるのが大きな特徴。構造がシンプルで丈夫なため、長寿命で故障も少なく、メンテナンスの手間があまりかかりません。エアコンや冷蔵庫、洗濯機など、私たちの身の回りの家電製品に多く使われています。ただ、回転速度の細かい制御が難しいという弱点があります。

一方、dcモーターは電池やバッテリーなどの直流電源で動きます。最大の強みは回転速度の制御が簡単なこと。電圧を変えるだけで速度を自在に調整できるので、精密な動きが求められる機器に向いています。電動ドリルやラジコン、電気自動車などに使われることが多いですね。ただし、ブラシと整流子という部品が摩耗するため、定期的なメンテナンスが必要です。

最近では、acモーターの一種であるインバーターモーターが普及してきました。これはacの電源を一度dcに変換し、さらに周波数を変えられるacに戻すことで、acモーターでありながら回転速度を自在に制御できるようになったものです。エアコンや最新の洗濯機などに採用され、省エネ性能の向上に貢献しています。