DCブラシモータのPWM駆動による寿命変化について

Question

御世話になります

自社のDCモータ駆動製品に速度制御機能を追加するにあたり
PWM制御のコントローラを製作しました
動作も問題なかったので製品のオプション品として製品化
を進めようとしたところ　社内で

「PWM駆動によりDCモータに負荷がかかり、製品寿命に影響するのでは」
という意見がでました

私としては製品の機構部を速度制御することにより負荷の最適化が
行えることで、結果として製品寿命が延びると思っていたくらいです
メーカに相談してもよくわからないとのことで、困っています

確かにホームページでPWM駆動により
ブラシ寿命が減ると注意書きを記載しているメーカもありましたが
どうしてそうなるのか原理がよくわかりません

ご存知の方がいらっしゃいましたらご教授いただけませんでしょうか？

例えば同負荷　同回転数の連続通電とPWMの場合
概算でどの程度影響（10％減とか）するものなのでしょうか？

よろしくお願いいたします

Accepted Answer

メカの設計をしております。　最近同じような案件がありました。

ＰＷＭ駆動をすることでモーターの寿命に影響が出る可能性はあると思いますが、モーター以外の機構部への影響は質問者の方同様、かえって寿命がのびるのでは？と思います。

何故ＰＷＭ駆動がブラシの寿命に影響が出るか？といえば、通常ブラシのはコンミテーターとの摩耗と極（相？）の切り替え時のスパークなどによって寿命を迎えますが、ＰＷＭ駆動により極（相？）の切り替え時以外にもスパークが発生し、寿命に影響が出る可能性がある様です。

スパークによる影響の程度は駆動条件によって異なるでしょうから寿命が縮む場合もあれば、延びる場合もあるのではないでしょうか？
概算で影響程度の把握は難しいと思われます。

実機にて耐久試験を行って、モーターを分解調査するしか無いでは？

Answer

ＰＷＭ制御でもフィルタをつけているかつけていないかによって違ってくると思います。
?フィルタがない場合はモータに流れる電流がモータの回転と関係なく脈動しており電流が大きい時にブラシの切り替えにかかったときはスパークが大きくなるため寿命を短くします。
?またＰＷＭの高周波成分がモータにかかるためモータの材質が高周波によって発熱するためモータの温度上昇大きくなります。これも寿命を短くします。
?また質問者が最適化が行えることによって寿命が長くなります。
以上の点で殆ど回さないため温度上昇が少ないときは?は問題ないのですが常時回して温度上昇ぎりぎりで使っている場合は?が一番大きな問題となり、ＰＷＭの周波数にもよりますが寿命を縮める結果になります。
温度上昇を比較してみてください。

DCブラシモータのPWM駆動による寿命変化について