インターナルローターモーターとアウトランナーモーターの違い

インターナルローターモーターとアウトランナーモーターの違い

はじめに: モーター構造が重要な理由

電気モーターを比較するとき、人々は通常、電圧、出力、速度、トルク、サイズ、または価格について話します。それは理にかなっています。これらは、購入者がデータシートで最初に目にする数値です。しかし問題は、これらの数値の背後にあるモーターの構造が、実際のモーターの実際の動作を決定することがよくあるということです。

最も重要な構造上の違いの 1 つは、モーターが 内部ローターモーター または アウターランナーモーター。一見すると、特にブラシレス DC モーターを比較している場合、どちらも似ているように見えるかもしれません。どちらもステーター、ローター、磁石、巻線、ベアリング、シャフトを使用します。どちらも電気エネルギーを機械的回転に変換します。しかし、それらの構築方法はまったく異なります。

2 人のアスリートを比較するようなものだと考えてください。 1 つはスプリンターです。速く、鋭く、反応が早いです。もう 1 つは重量挙げ選手です。強力で安定しており、低速で重い力を伝えることができます。どちらも強力ですが、同じ用途に設計されているわけではありません。それがまさに、インターナルローターモーターとアウトランナーモーターの違いです。

この記事では、インターナルローターモーターとアウトランナーモーターの違いを簡単かつ実践的な方法で詳しく説明します。構造、動作原理、トルク、速度、冷却、用途、長所、短所、プロジェクトに適したモーターの選び方について見ていきます。

インターナルローターモーターとは何ですか?

内部 ローター モーターはとも呼ばれる インランナー モーター、ローターがステーターの内側に配置されているモーターです。ステーターは外側に固定されていますが、ローターはその内側で回転します。これは、産業用モーター、サーボ モーター、ブラシレス DC モーター、ポンプ、ファン、コンプレッサー、電動工具、オートメーション システム、および多くの精密モーション アプリケーションで使用される最も一般的なモーター構造の 1 つです。

簡単に言うと回転部分が中心にあります。固定部分はそれを囲んでいます。シャフトはインナーローターに直結されており、モーターが回転するとローターとともにシャフトが回転します。

この設計は、高速性、良好な制御精度、コンパクトな構造、および強力な機械的安定性を提供できるため、広く使用されています。内部ローターモーターは、システムが高速応答、正確な位置決め、高 RPM、または保護された回転構造を必要とする場合によく選択されます。

内部ローターモーターの仕組み

内部ローターモーターの動作原理は電磁相互作用に基づいています。ステータには銅の巻線が含まれています。これらの巻線に電流が流れると、回転磁界が発生します。モーターのタイプに応じて永久磁石または導電性要素を含むローターは、この回転磁界に従って回転し始めます。

ローターは中心近くに配置されているため、通常、アウトランナーモーターよりも回転慣性が低くなります。慣性が低いということは、モーターの加速と減速がより速く行えるこ​​とを意味します。このため、内部ローターモーターは、素早い速度変更や正確な制御が必要なアプリケーションで一般的に使用されます。

たとえば、ロボット アームのジョイント、CNC 機器、電動ポンプ、サーボ ドライブでは、モーターが繰り返し始動、停止、逆転、または速度調整を行う必要がある場合があります。内部ローターモーターは、この種の動きを非常にうま�力を実現します。

インターナルローターモーターの主な特長

内部ローターモーターは通常、高速、コンパクトな設計、優れた動的応答、および容易なエンクロージャー保護で知られています。ローターがモーター本体内にあるため、塵埃や衝撃、外部干渉から回転部品を守りやすくなります。

また、ギアボックス、エンコーダー、ブレーキ、その他の制御コンポーネントともうまく連携する傾向があります。そのため、精度が重要なオートメーションや産業システムに非常に適しています。

一般的な内部ローターモーターの構造

一般的な内部ローター モーターには、アウター ステーター、インナー ローター、シャフト、ベアリング、ハウジング、エンド キャップが含まれており、場合によってはホール センサーやエンコーダーも含まれます。ステータはハウジング内に固定されています。ローターはステーターの内側で回転します。シャフトはローターを通過し、機械的動力を負荷に伝達します。

通常、外側のハウジングは固定されているため、モーターは機械、ブラケット、ポンプ、コンプレッサー、アクチュエーターに簡単に取り付けることができます。これにより、エンジニアはコンパクトな機械システムを設計する際に、より柔軟な対応が可能になります。

アウトランナーモーターとは何ですか?

アウト ランナーモーター とは、ローターが外側にあり、内側のステーターの周りを回転するモーターです。ローターがステーター内で回転するのではなく、外殻自体が回転部分になります。この構造は、ドローン、RC 飛行機、電動スケートボード、ジンバル、ファン、ダイレクトドライブ システム、およびいくつかのコンパクトなトルクを必要とするアプリケーションで非常に一般的です。

アウトランナー モーターでは、ステーターが中央に位置し、固定されます。磁石は外側回転シェルの内面に取り付けられています。ステーター巻線が磁場を生成すると、アウターローターがステーターの周りを回転します。

この設計により、モーターのローター直径が大きくなり、低速でより高いトルクを生成できるようになります。このため、アウトランナー モーターは、直接駆動が好まれ、ギアボックスなしで高トルクが必要なアプリケーションで人気があります。

アウトランナーモーターの仕組み

インナーローターモーターと同様に、アウトランナーモーターは電磁力によって動作します。固定子巻線は回転磁界を生成します。アウターローターの永久磁石はこの磁場に従い、アウターローターシェルを回転させます。

主な違いは半径です。ローターが外側にあるため、磁石は回転中心から遠くなります。これによりレバーアームが長くなり、モーターがより多くのトルクを生成できるようになります。

レンチを使用することを想像してください。レンチをボルトの近くに持つと、回しにくくなります。レンチの遠端を握ると、同じ手の力でより大きな回転力が生まれます。アウトランナーモーターも同様に動作します。ローター半径が大きいため、トルクが向上します。

アウトランナーモーターの主な特長

アウトランナー モーターは、高トルク、優れた出力密度、スムーズな低速動作、強力なダイレクト ドライブ機能で知られています。これらは、モーターがプロペラ、ホイール、ファンブレード、または回転負荷を直接駆動する必要がある場合によく使用されます。

ただし、外側のシェルが回転するため、設置と保護がより困難になる可能性があります。エンジニアは、回転するハウジングがケーブル、ブラケット、カバー、またはその他の近くの部品に接触しないように、モーターの周囲に十分な隙間を残す必要があります。

一般的なアウトランナーモーターの構造

一般的なアウトランナー モーターには、内側ステーター、外側ローター シェル、永久磁石、シャフト、ベアリング、取り付けベース、および巻線アセンブリが含まれています。ステーターは中央に固定されています。ローターシェルはその周りを回転します。多くの設計では、構造に応じて、シャフトがアウターローターと一緒に回転する場合があります。

アウトランナーモーターは外側が回転するため、オープンまたはセミオープン構造のものが多いです。これは空気の流れを助けることができますが、過酷な環境では塵、破片、または機械的接触が懸念される可能性があることも意味します。

内部ローターモーターとアウトランナーモーター: コアの違い

最も単純な違いは次のとおりです。内部ローター モーターでは、ローターがステーターの内側で回転します。アウトランナー モーターでは、ローターがステーターの外側で回転します。

しかし、その単純な構造の変更により、多くのパフォーマンスの違いが生じます。トルク、速度、冷却、制御応答性、サイズ、設置方法、安全性、用途適合性に影響します。一つずつ比較してみましょう。

ローターの位置

内部ローターモーターでは、ローターはモーターの中心にあります。それをステータが取り囲んでいます。この設計により、回転部分がハウジング内で保護されます。

アウトランナー モーターでは、ローターがステーターの外側に配置されます。動作中にモーターの外側シェルが回転します。これにより、モーターの有効径が大きくなり、より強力なトルク出力が得られます。

これが他のすべての違いの基礎です。ローターの位置を理解すると、後は非常に理解しやすくなります。

トルク出力

アウトランナー モーターは通常、同様のサイズの内部ローター モーターと比較して、低速で高いトルクを生成します。これは、ローターの直径が大きくなり、より優れたてこ作用が得られるためです。

内部ローターモーターは、特に適切な巻線設計、磁石の選択、ギアボックスのマッチングにより、強力なトルクを生成できます。しかし、同じような出力とサイズの 2 つのモーターを比較すると、多くの場合、アウトランナーのほうがダイレクトドライブトルクで有利です。

ドローン、模型飛行機、電動スケートボード、一部のファンがアウトランナー モーターをよく使用するのはこのためです。ギアボックスに大きく依存せずに大きなプロペラやホイールを回転させるには、強力なトルクが必要です。

スピードパフォーマンス

通常、内部ローターモーターは高速でより優れたパフォーマンスを発揮します。ローターが小さくて軽いため、機械的安定性が向上し、より速く回転できます。

アウトランナー モーターは、回転質量が中心から遠いため、一般に慣性が高くなります。このため、超高速動作にはあまり適していません。それでも速く走ることはできますが、通常、その強みは最大 RPM ではなくトルクです。

したがって、アプリケーションで非常に高速な速度が必要な場合は、多くの場合、内部ローター モーターの方が良い選択となります。中速または低速で強力なトルクが必要なアプリケーションには、アウトランナー モーターの方が適している可能性があります。

冷却効率

冷却は、モーターの設計、ハウジング、エアフロー、およびアプリケーションの条件に大きく依存します。ただし、2 種類のモーターは冷却特性が異なります。

内部ローターモーターは多くの場合、熱を巻線からステーターに伝え、その後外側のハウジングに伝えます。ハウジングは固定されているため、ヒートシンク、機械フレーム、または冷却構造に接続できます。これは産業用途に役立ちます。

アウトランナー モーターは、外側のシェルが回転するため、自然な空気の流れの恩恵を受ける可能性があります。ドローンやラジコン飛行機では、回転するプロペラによってモーターの周囲に空気の流れも生じます。ただし、密閉システムでは、回転シェルを固定ヒートシンクに簡単に取り付けることができないため、冷却がより困難になる可能性があります。

サイズと電力密度

アウトランナー モーターは、多くの場合、コンパクトな軸長で高トルクを提供します。直径が広いため、モーターをあまり長くせずにトルクを高めることができます。これは、アプリケーションに十分な半径方向スペースがあるものの長さに制限がある場合に便利です。

多くの場合、内部ローター モーターは直径がよりコンパクトで、円筒形のスペースに簡単に組み込むことができます。これらは、モーターがハウジングまたは機械アセンブリ内に収まる必要があるポンプ、コンプレッサー、精密工具、医療機器、自動化装置に適しています。

つまり、トルク密度ではアウトランナーモーターが勝つことが多�モーターが勝つことが多いのです。多くの場合、内部ローターモーターは設置の柔軟性と保護された構造の点で優れています。

慣性と応答

通常、内部ローターモーターは慣性が低くなります。これにより、加速、減速が速くなり、制御システムの応答が向上します。

アウトランナー モーターは、ローターの質量が中心から遠くに配置されているため、回転慣性が高くなります。これにより、一部のアプリケーションではスムーズになりますが、急速な開始と停止の動作では応答が遅くなります。

サーボ システム、ロボット工学、精密オートメーションでは、低慣性が大きな利点となることがよくあります。プロペラ、ファン、ホイールの場合、慣性が高くても問題はなく、スムーズな回転を維持するのにも役立ちます。

インターナルローターモーターの利点

内部ローターモーターにはいくつかの強力な利点があります。まず、高速動作に優れています。ローター径を小さくし慣性を低くすることで、高回転域でも安定した回転を実現します。

第二に、優れた動的応答を提供します。センサー、エンコーダー、またはサーボドライブと組み合わせると、内部ローターモーターは正確な速度と位置の制御を実現できます。

第三に、保護が容易になります。回転するローターがモーターの内部にあるため、固定ハウジングは内部部品を塵、衝撃、偶発的な接触から保護します。

第 4 に、ギアボックス、ブレーキ、エンコーダ、ファン、ポンプ、機械フレームとの統合が容易です。このため、産業用および商業用機器で人気の選択肢となっています。

セ

内部ローターモーターは完璧ではありません。アウトランナーモーターと比較すると、同じ外径でもダイレクトドライブトルクが低くなる場合があります。高トルクが必要な場合、エンジニアはギアボックスまたはより大型のモーターを必要とする場合があります。

また、高電力レベルではより慎重な熱設計が必要になる場合もあります。ローターが内部にあり、巻線がハウジング構造に囲まれているため、熱経路を適切に設計する必要があります。

もう一つのポイントはコストです。サーボまたは精密アプリケーションで使用される高品質の内部ローター モーターには、高度な磁石、センサー、ベアリング、コントローラーが必要となる場合があり、システムの総コストが増加する可能性があります。

アウトランナーモーターのメリット

アウトランナーモーターの最大の利点はトルクです。回転直径が大きいため、大きなギアボックスを使用せずに強力なトルクを生成できます。このため、ドローン モーター、RC 航空機モーター、ハブ スタイル ドライブ、ダイレクト ドライブ ファンで好まれています。

アウトランナーモーターは長さもコンパクトにできます。製品の軸方向のスペースは限られているが、十分な外径がある場合には、アウトランナー設計が非常に魅力的である可能性があります。

多くの場合、低速でもスムーズな回転を実現します。このため、モーターがプロペラ、ホイール、ファン、または回転プラットフォームを直接駆動する用途に適しています。

もう 1 つの利点は、シンプルなダイレクトドライブ設計です。ギアボックスを取り外すと、騒音、バックラッシュ、機械的損失、メンテナンスが軽減されます。

アウトランナーモーターのデメリット

アウトランナーモーターにも限界があります。最もわかりやすいのは、外殻が回転することです。これは、モーターの周囲にクリアランスが必要であることを意味します。固定ハウジングモーターの場合のように、外面の近くに部品を単純に取り付けることはできません。

安全性も別の懸念事項です。アウターローターは回転するため、誤って接触すると危険です。多くの用途では保護カバーが必要になる場合があります。

また、アウトランナー モーターは一般に、非常に高速な高精度システムにはあまり適していません。慣性が大きいため、急激な加速と減速が制限される可能性があります。

さらに、エンコーダ、ブレーキ、密閉ハウジングとの統合はさらに困難になる可能性があります。過酷な産業環境では、内部ローターモーターの方が保護と制御が容易な場合があります。

インターナルローターモーターの用途

内部ローターモーターは、産業オートメーション、ロボット工学、医療機器、ポンプ、コンプレッサー、電動工具、ファン、精密機器、サーボシステムで広く使用されています。

自動化機器において、正確な速度制御と安定した動作が要求される場所によく使用されます。ポンプやコンプレッサーでは、保護構造により設置が容易になります。医療機器では、コンパクトなサイズと制御された性能が重要です。

内部ローター ブラシレス DC モーターは、長寿命、低メンテナンス、高効率が必要なアプリケーションでも一般的です。ギアボックスと組み合わせると、コンパクトなパッケージで速度制御とトルク出力の両方を実現できます。

アウトランナーモーターの応用例

アウトランナー モーターは、ドローン、RC 飛行機、電動スケートボード、電動自転車、ダイレクト ドライブ ファン、ジンバル、小型推進システムで非常に一般的です。

ドローンでは、強力なトルクでプロペラを直接回転させることができるアウトランナーモーターが人気です。電動スケートボードでは、車輪を効率的に駆動するのに役立ちます。ファンではスムーズな回転とコンパクトな構造を実現します。

アウトランナー モーターは、エンクロージャの完全な保護よりも高トルクとコンパクトな軸長が重要な一部のロボットおよびモーション システムでも使用されます。

どのモーターを選ぶべきですか?

インターナルローターモーターとアウトランナーモーターのどちらを選択するかは、どちらが優れているかということではありません。それはどちらがあなたのアプリケーションによりよく適合するかということです。

モーターは靴のようなものです。ランニングシューズは走るのには最適ですが、登山には適しません。ワークブーツは丈夫ですが、マラソンには履けないでしょう。インターナルローターモーターとアウトランナーモーターは同じです。それぞれに最適な使用例があります。

次の場合に内部ローターモーターを選択してください…

アプリケーションで高速、高速応答、正確な制御、簡単な取り付け�

このタイプは、多くの場合、サーボ システム、産業オートメーション、医療機器、ポンプ、コンプレッサー、ロボット ジョイント、およびモーター ハウジングを固定しておく必要がある機器に適しています。

システムが頻繁な起動/停止動作、正確な位置決め、またはコンパクトな円筒形モーター本体を必要とする場合は、通常、内部ローターモーターがより安全な選択です。

次の場合にアウトランナー モーターを選択してください…

アプリケーションで高トルク、ダイレクトドライブ、スムーズな低速性能、コンパクトな軸長、またはプロペラ/ホイール駆動能力が必要な場合は、アウトランナー モーターを選択してください。

このタイプは、ドローン、RC 航空機、電動スケートボード、ファン、および回転する外側シェルが設置や安全上の問題を引き起こさない用途に適していることがよくあります。

システムに十分な半径方向スペースがあり、ギアボックスの使用を避けたい場合は、アウトランナー モーターが非常に効率的なソリューションとなります。

両�79c87d6ff67fccf=両方のモータータイプに関するよくある誤解

よくある誤解の 1 つは、アウトランナー モーターは常に強力であるということです。通常、これらはより優れたダイレクトドライブトルクを提供しますが、それはすべての点で優れていることを意味するわけではありません。高速の精密制御には、内部ローターモーターの方が適しています。

もう 1 つの誤解は、内部ローター モーターは高トルクを生成できないということです。特に最適化された電磁設計やギアボックスを使用すれば、それは間違いなく可能です。違いは、アウトランナー モーターは低速でより多くのトルクを直接生成することが多いことです。

また、アウトランナーモーターは趣味の製品だけだと考えている人もいます。それは真実ではありません。ドローンや RC モデルでは非常に一般的ですが、適切に設計すれば、この構造はプロの用途にも使用できます。

最後に、購入者の中にはモーターの出力のみに注目する人もいます。しかし、力だけですべてを語ることはできません。 500W 内部ローター モーターと 500W アウトランナー モーターは、トルク、速度、慣性、冷却特性が異なるため、動作が大きく異なる場合があります。

結論

インターナルローターモーターとアウトランナーモーターの主な違いはローターの位置です。内部ローターモーターでは、ローターがステーターの内側で回転します。アウトランナー モーターでは、ローターがステーターの外側で回転します。

この構造の違いにより、さまざまなパフォーマンス上の利点が生まれます。通常、内部ローターモーターは、高速、高速応答、精密制御、保護された設置、および産業統合に適しています。通常、アウトランナー モーターは、高トルク、ダイレクト ドライブ、低速の滑らかさ、コンパクトな軸設計に優れています。

それで、どれを選ぶべきですか？プロジェクトに速度、制御、保護が必要な場合は、内部ローター モーターを選択してください。プロジェクトにトルク、ダイレクトドライブ、強力な低速性能が必要な場合は、アウトランナー モーターを選択してください。

最高のモーターが常に最も強力であるとは限りません。鍵が錠前に適合するように、用途に適合するものです。

インターナルローターモーターとアウトランナーモーターに関するよくある質問

インターナルローターモーターとアウトランナーモーターの最大の違いは何ですか?

最大の違いはローターの位置です。インターナルローターモーターはステーターの内側にローターがあり、アウトランナーモーターはステーターの外側にローターがあります。これは、トルク、速度、冷却、慣性、設置に影響します。

アウトランナー モーターはインターナル ローター モーターよりも強力ですか?

いつもではありません。通常、アウトランナー モーターは低速で高いトルクを提供しますが、高速および精密な制御システムでは内部ローター モーターの方が優れたパフォーマンスを発揮します。出力はローターのタイプだけでなく、モーターの設計全体によって決まります。

ドローンに最適なモーターはどれですか?

アウトランナーモーターはプロペラを直接駆動するための強力なトルクを提供するため、一般にドローンに適しています。その構造により、ギアボックスを必要とせずに優れた推力性能が得られます。

産業オートメーションにはどのモーターが適していますか?

内部ローターモーターは、高速、高速応答、優れた制御精度を提供し、エンコーダー、ギアボックス、保護ハウジングとの統合が容易であるため、多くの場合、産業オートメーションに適しています。

アウトランナーモーターにはギアボックスが必要ですか?

多くのアウトランナー モーターは、低速で高トルクを生成するため、負荷を直接駆動できます。ただし、アプリケーションによっては、速度とトルクの要件に応じてギアボックスを使用する場合もあります。

内部ローターモーターは耐久性が高いですか?

回転部品がハウジング内で保護されているため、過酷な環境でも耐久性が高くなります。ただし、耐久性はベアリング、シーリング、熱設計、材料、製造品質によっても異なります。

どのモーターが冷却に優れていますか?

デザインにより異なります。内部ローターモーターは熱を固定ハウジングまたはヒートシンクに伝達する可能性があります。アウトランナー モーターは、特にプロペラ用途において、回転シェルの周囲の空気の流れから恩恵を受ける可能性があります。

カスタムプロジェクトにはどのモーターを選択すればよいですか?

速度、トルク、スペース、制御要件、環境、設置方法に応じてお選びください。高速かつ正確な制御が必要な場合は、内部ローターモーターを検討してください。ダイレクトドライブのトルクとコンパクトな長さが必要な場合は、アウトランナーモーターをご検討ください。