PWMはDCモーターに損傷を与える可能性がありますか？

パルス幅変調（PWM）は、ロボティクスから産業オートメーションに至るまでのアプリケーションにおいて、DCモーターの速度とトルクを制御するために広く使用される方法です。適切に実装された場合、PWMはDCモーターに本質的に損傷を与えるものではなく、実際にはドライバー回路における電力損失が減少するため、線形制御方法よりも効率的です。

PWMの基本原理は、モーターへの電源を固定周波数で迅速にオンとオフに切り替えることです。デューティサイクル—信号が「オン」である時間の割合—は、モーターに供給される平均電圧を決定し、それによって速度を制御します。この切り替え動作により、熱としてのエネルギー損失を最小限に抑えながら、精密な制御が可能になります。

しかし、いくつかの要因が慎重に管理されない場合、モーターストレスや長期的な損傷に寄与する可能性があります：

周波数が低すぎる（通常1〜2 kHz未満）で動作すると、目に見える電流リップルが発生し、銅損失（I²R加熱）や機械的トルク脈動が増加する可能性があります。これにより、過度の振動、可聴ノイズ、過熱が引き起こされることがあります。逆に、周波数が高すぎる（例：20〜30 kHz以上）と、ドライバーエレクトロニクスでのスイッチング損失が増加し、特にラミネートまたは固体鉄部品を持つブラシ付きモーターのコアで渦電流損失が誘発される可能性があります。

DCモーターは誘導負荷です。PWMサイクルのオフフェーズ中に、崩壊する磁場が逆起電力（EMF）を生成し、高電圧スパイクを生じる可能性があります。適切なフライバックダイオードやスナバ回路がない場合、これらの過渡現象は時間の経過とともに絶縁を劣化させ、モーターの巻線やドライバーコンポーネントを損傷する可能性があります。

PWMは効率的ですが、熱放散が不十分だと過熱につながる可能性があり、特に高いデューティサイクルや連続負荷の下ではそうです。過剰な熱は絶縁破壊を加速させ、ベアリングの潤滑を損なう可能性があり、モーターの寿命を短くします。

厳しい上昇/下降時間、信号ノイズ、または低品質のコントローラーによる不規則なデューティサイクルは、電気的ストレスと不規則なモーター動作を引き起こし、早期摩耗に寄与する可能性があります。

結論として、PWM自体はモーターの電気的および熱的仕様内で適用される場合、DCモーターに損傷を与えません。信頼性を確保するために、エンジニアやデザイナーは次のことを行うべきです：

PWM制御下で堅牢なパフォーマンスを要求する厳しいアプリケーションには、次を検討してください。2860 ブラシレスモーター, 高効率、熱耐性、そしてスムーズな操作のために設計されています。