ブラシレスとカーボンブラシ式:建設現場での違い

ここ10年で、業務用の電動工具は、ブラシレス技術へと徐々に移っています。建設分野の購入担当者にとって、問いはもはや「採算に合うか」ではなく、「どれだけ使えば採算が取れるか」です。この技術比較では、機械の取扱説明書に記載された申告値をもとに、両方の問いに答えます。

ブラシレスモーターとは何ですか

ブラシレスモーターは、カーボンブラシのない電動モーターです。電流を電子的に切り替えるため、機械的な摩擦がなく、内部に消耗する部品もありません。従来の「ブラシ式」あるいは「カーボンブラシ式」のモーターでは、カーボン製のブラシと整流子の機械的な接触によって、ローターに電流が流れます。この接触には、機械的な摩耗、火花、摩擦による効率の低下という、避けられない3つの現象が伴います。

ブラシレス(文字どおり「ブラシなし」)モーターは、この仕組みを逆にしています。永久磁石をローターに、巻線をステーターに置きます。電流は可動する接点を通らず、ローターの位置に合わせてコイルへの給電を同期させる電子コントローラーが切り替えます。電気的な摩擦がなくなり、モーター内部のブラシや整流子の摩耗もなくなります。

ブラシレスモーターはどのように動きますか

永久磁石のローター

ローターは鉄心に、ネオジム・鉄・ホウ素の磁石を貼り付けた構造です。この磁石は、現在入手できる最も強力なもので、エネルギー密度はフェライト磁石の5倍です。ローターに巻線を持たなくても、質量あたりの高いトルクが得られます。

巻線のあるステーター

コイルは固定されているため、放熱がしやすくなります。電子コントローラーが、整流した商用電源から作る三相の交流で、コイルに給電します。

電子コントローラー

システムの頭脳です。ローターの位置を(ホールセンサーまたは逆起電力の測定で)読み取り、最大のトルクが出る正確な周波数でコイルを切り替えます。このコントローラーにより、回転数の細かい調整、過負荷時の電流の制限、制動時のエネルギーの回収も可能です。

ブラシレスは建設の現場でどのような利点がありますか

ブラシレスモーターの寿命はどのくらいですか

ブラシレスモーターの寿命は20,000時間(実際の使用時間では約10,000時間)で、カーボンブラシ式の1,500時間(使用時間では約600時間)を大きく上回ります。カーボンブラシ式では、銅の整流子が摩耗し、最終的に研磨し直すか交換する必要があります。

ブラシレスモーターには、摩耗するブラシも整流子もありません。差は、モーター単体で13倍(20,000時間に対し1,500時間)、使用時間では16倍(10,000時間に対し600時間)です。取扱説明書に記載された日常の保守は、引き続き必要です。

ブラシレスは、現場で本当に静かですか

Sept Tools のブラシレス研削機の取扱説明書の申告値は、機種により59〜64dB(A)です。これは機械単体の値です。作業位置での実際のばく露は、作業時間や環境によって変わります。

ブラシレスでも、機械的な振動(プレートのバランスの乱れ、ベアリングのがた)はなくなりません。Sept Tools の研削機の取扱説明書の申告値は0.27〜0.35m/s²で、従来のカーボンブラシ式の機械の5m/s²と比べて約14分の1です(Fouine XB165 では5m/s²に対し0.35m/s²)。

床の下地処理の現場では、ブラシレスの床用研削機のほうが、作業者の手に伝わる振動が小さくなります。

電子コントローラー

ブラシレスモーターは、回転数を調整する電子コントローラーで制御されます。

ブラシレスの欠点は何ですか

ブラシレスモーターの限界は2つあります。購入価格が高いことと、電子コントローラーの不具合に弱いことです。

1. 購入価格が高い。 電子コントローラーとネオジム磁石に費用がかかります。ただし、不要になる保守(交換するブラシがない)と、モーターの寿命によって相殺されます。
2. 電子部品への依存。 カーボンブラシ式のモーターは、電流があれば動きます。ブラシレスモーターは、コントローラーの不具合で使えなくなることがあります。

ブラシレスは作業者の健康にどのような影響がありますか

ブラシレスは、建設現場の健康リスクの3つの要因に作用します。振動を減らし(研削機の申告値は0.27〜0.35m/s²)、騒音を減らし(申告値は59〜64dB(A))、集じん機に接続して粉じんを発生源で捕集できます。

ブラシレスは、筋骨格系障害と振動のばく露を減らしますか

はい。研削機の申告値で、振動が約5m/s²から0.27〜0.35m/s²に下がることにより、手根管症候群やレイノー症候群へのばく露が減ります。この2つの症候群は、手腕振動へのばく露と直接関係しています。リスク評価は引き続き必要です。振動が小さくなればばく露は減りますが、EU指令2002/44/ECの対象から外れるわけではありません。

騒音の低減は、職業性難聴を防ぎますか

騒音レベルが低ければばく露は減りますが、評価が不要になるわけではありません。Sept Tools のブラシレス研削機の取扱説明書の申告値は59〜64dB(A)です。1日のばく露量Lex,8hは作業時間と環境によって決まり、事業者が評価する必要があります(EU指令2003/10/EC)。

粉じん

ブラシレスは、粉じんの発生には直接影響しません。Sept Tools の機械は、下地に応じたM種またはH種の集じん機に接続して、粉じんを発生源で捕集します。

Sept Tools のブラシレス表面処理機

研削機、ビシャン仕上げ機、溝切り機、表面切削機のブラシレス機は、Sept Tools がロアンヌで製造・組立しています。

製品ラインアップ全体はSept Tools の製品のページで、必要な構成の検討はコンフィギュレーターでご確認いただけます。

まとめ

ブラシレスは、販売上の選択肢ではありません。技術の世代交代です。建設分野の業務用途では、取扱説明書の申告値が示すとおりです。モーター単体で寿命は13倍(20,000時間に対し1,500時間)、使用時間では16倍(10,000時間に対し600時間)、振動は約14分の1(5m/s²に対し0.35m/s²)、申告騒音は59〜64dB(A)です。

身体的負担、シリカ、筋骨格系障害、熟練した人材の不足に向き合う建設業にとって、ブラシレスは現在の技術水準に照らして、妥当な選択肢です。

Sept Tools の製品

この記事で取り上げた機械

Fouine XB165

ブラシレスの天井用研削機(1,600W)。振動は0.35m/s²

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Tapir

ブラシレスで低騒音の床用研削機

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IU33 Longopac

M/H種の集じん機。連続バッグ方式

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Mygale

壁面研削機 Petit Potam 用の自立走行式の門型フレーム

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