エンベデッドシステムスペシャリスト 2016年 午前2 問12

ブラシ付きDCモータの制御方式【午前2解説】

正解の理由

解法ステップ

1. PWM制御の仕組みを確認します。
   電源を一定周期でオン・オフし、オンの時間の割合（デューティ比）を変えることで、モータに加わる平均電圧を調整します。
2. 制御方式ごとの特徴を比べます。
   PWM制御は効率が高い一方、スイッチングに伴うノイズが生じることがあります。リニア制御は滑らかに電圧を調整できますが、電力損失が大きくなりやすい方式です。
3. 各選択肢の説明が特徴と合っているかを確認します。
   スイッチングノイズに触れているアが適切です。

選択肢別の誤答解説

• ア：適切です。PWM制御では電源のオン・オフを繰り返すため、その切替えによってスイッチングノイズが発生することがあります。
• イ：適切ではありません。制御周期が長いと、モータに加わる電力の変化が粗くなり、回転やトルクの変動が目立つことがあります。安定した駆動には、周期を適切に設定する必要があります。
• ウ：適切ではありません。リニア制御では、制御素子で電圧を落として調整するため、熱として失われる電力が大きくなりがちです。一般に、PWM制御のほうが電力損失を抑えやすいです。
• エ：適切ではありません。リニア制御であることだけでは、トルクを開ループで正確に制御できるとはいえません。トルクは主にモータ電流に依存し、負荷や回転状態によって電流が変化するため、精度よく制御するには電流を検出するフィードバック制御などが必要です。

よくある誤解

• PWM制御ならノイズが必ず発生する：ノイズが発生することはありますが、発生の程度はスイッチング条件や回路構成などによって異なります。
• PWMの周期は長いほどよい：周期が長すぎると、電力の変動がモータの回転やトルクに現れやすくなります。
• リニア制御は滑らかなので効率も高い：制御が滑らかでも、制御素子で電力を熱として消費するため、効率が高いとは限りません。

補足コラム

FAQ