今さら聞けない｜モーターが使われる理由って？

はじめに
どういう所にモーターが使われるのか？
そもそもモーターとは何なのか？
モーターってこんな所が良い！
まとめ
更にモーターについて知りたくなったら

はじめに

こんな人に読んで欲しい

若手社員　→　開発業務でモータを使用する事になった
高校/大学生　→　授業/課題/部活動でモーターを勉強する事になった
営業/購買担当　→　新年度からモータ商材を取り扱う事になった

この記事で何がわかる？

この記事では、モーターがどのような用途で利用されるのかをざっくり説明します。歴史や背景はとりあえず置いておいて、”なぜモータが使われるのか？”を手っ取り早く理解出来るよう努めました。忙しい社会人/学生の方に向け、短時間でご理解頂く助けになれば幸いです。

どういう所にモーターが使われるのか？

用途例1）洗濯機

洗濯機は洗濯物と水をモーターで回転させる事で汚れを落とします。脱水時には高速回転による遠心力を利用しています。

用途例2）スマートフォン

身近な所ですと、スマートフォンにもモータが使用されています。バイブレーションで本体が振動するのは、スマートフォン内部でモータが回転しているからです。

用途例3）自動車

自動車の動力源はエンジンが多いですが、それ以外の動く部分には多くのモータが使用されています。例えばパワーウィンドウ、ドアミラー、エアコン、オーディオなどなど。
ハイブリッドカーはエンジンとモーターのハイブリッドです。ハイブリッドカーではモーターならではの特徴を活かして燃費を向上させています。”モーターならではの特徴”は後半で説明しますね。

自動車を組み立てるロボットにはモーターが使用されていますが、工事現場で使用されるショベルカーにはモーターは使用されていません。モーターが使用される用途は、モーターならではの特徴が目的にマッチするかが決め手となります。(まぁなんでもそうですが)

そもそもモーターとは何なのか？

何かを動かしたい → “アクチュエータ”

自動車はアクセルを踏むと前に進みます。これはエンジンの回転数をアクセルによって指示しているからです。車が前に進む力はエンジンが生み出しています。このように何かを動かす装置をアクチュエーターと言います。

モーターとは、アクチュエータの一種

モーターとは、電気がエネルギー源のアクチュエータです。ほとんどのモーターは電磁力を利用して電気エネルギーを運動エネルギーに変換します。先の例に挙げたエンジンの場合、ガソリンの燃焼による熱エネルギーを運動エネルギーに変換しています。
エネルギーを変換する際、エネルギーの一部は熱などの余計なエネルギーとして失われます。この失われてしまうエネルギーを損失と言います。

電気がエネルギー源なので、家電（家庭用100V電源）やモバイル機器（電池）と相性が良いのです。最近話題のドローンやAGV（無人搬送ロボット）も、電池+モーターが必須技術となっています。

モーターってこんな所が良い！

小さく作れる→搭載する機器の小型化が可能

モーターは他のアクチュエーターと比較して、小さく作れるというのが大きな特長です。モーターの直径が1mmを下回るものもあり、スマートフォンや医療機器の小型化に貢献しています。もうひとつ小型化に貢献する特長が、動力源もコンパクトに出来るという事です。

モーターは電気で動きますので、電池等の電源が動力源となります。電池はボタン電池など小型なものが身近にあり、イメージしやすいかと思います。
エンジンやエアシリンダなどは、動力源も電池と比較して大きくなります。エンジンはガソリンが必要ですので、ガソリンを貯蔵するタンクが必要です。エアシリンダの場合は圧縮空気を発生させるコンプレッサと、圧縮空気を一時的に貯めるタンクが必要となります。

エネルギー効率が良い→コスパが良い

モーターは他のアクチュエーターと比較してエネルギー効率が高いです。エネルギー効率とは、入力エネルギーと出力エネルギーの比率です。エネルギー効率が高い程、余計なエネルギーとして失われる損失が少ない=コスパが良いという事になります。

唯一無二！発電機能

他のアクチュエーターでは実現出来ない機能が発電です。モーターの回転軸を外から回転させると、モーターから電力を取り出せます。例えば風力発電は、風の力でプロペラが回転する事で内部のモーターも回転し、電力を取り出すことができます。

電動自動車や新幹線はこの仕組みを上手く利用しています。加速する時は電気エネルギーを用いてモーターを回転させます。減速する時はブレーキの代わりにモーターを空転させ、発電した電力をバッテリーの充電などに利用します。こうする事で燃費が良くなるという訳です。

実際にはエンジンの効率も高くなったり、油圧で高い位置制御を行ったりと従来の常識を覆す技術も出てくるのが、エンジニア的にはロマンだったりするよね。

まとめ

モーターは何に使われているのか？
> 家電、スマホなど回転するありとあらゆる物。

モーターとは何なのか？
> 電気エネルギーを用いたアクチュエータ。

モーターが選ばれる理由は？
> 小型化しやすい、エネルギー効率が良い、発電機能により高コスパ。

という事で、今回はモーターの用途とモーターの利点をざっくり解説しました。今までモーターについて知らなかった方の取っ掛かりになれば幸いです。

更にモーターについて知りたくなったら

この記事を読んで更にモーターについて知りたくなった方は、インターネットや書籍で学習を始めてみて下さい。お勧めはマブチモーターや日本電産といったモーターメーカーの解説記事です。

マブチモーター株式会社

https://www.mabuchi-motor.co.jp/motorize/academy/
Kidsサイト。分かりやすい

https://www.mabuchi-motor.co.jp/product/knowledge/
技術ガイド。DCモーターに関する情報は大体揃う

日本電産株式会社

https://www.nidec.com/jp/technology/motor/
モーターの歴史から種類別の特徴まで。おなかいっぱい

また、モーター技術に関するセミナーも多数開催されていますのでご参加頂く事をお勧めします。

本記事はユーザからの寄稿記事です。記事の内容（図等含む）に関して、APS（インスケイプ株式会社）では一切の責任を負いかねますこと予めご了承ください。

#モーター制御

投稿者

みはらぼ

モーター制御スペシャリスト。モーター制御に関する面倒だったり難しい事を、初心者向けに噛み砕いてゆるく発信します。本業ではモーター制御機器の回路・ソフト開発を10年以上担当しています。企画、講演、執筆、開発等を通じて、モーター制御エンジニアのレベルアップに貢献します。 Twitter: https://twitter.com/miha_labs