携帯電動工具に使うPMDCとBLDCの動作原理、設計・製造、利点と課題、現在の市場用途と展望を紹介します。
概要
携帯電動工具用のブラシ付きDCモーター（PMDC）とブラシレスDCモーター（BLDC）について、動作原理、設計・製造、利点と注意点、市場での活用状況と展望を説明します。
キーワード
電動工具、ブラシレスDCモーター
参照規格
IEC60841 ／ EN60745
1. はじめに
新しい電池と電子制御技術の進歩により、BLDCの設計・製造費用が大きく下がりました。BLDCを必要とする便利な充電式工具が普及し、産業製造、組立、保守などで幅広く使われています。特に経済発展に伴って家庭の需要も高まり、年間成長率は他業界を大きく上回っています。
2. 携帯・充電式電動工具のモーター方式
2.1 ブラシ付きDCモーター
従来の構造は、ローター（軸、鉄心、巻線、整流子、軸受）、ステーター（ケース、磁石、エンドカバーなど）、カーボンブラシ組立部、ブラシアームなどで構成されます。
動作原理：ステーターに固定の主磁極とブラシを、ローターに電機子巻線と整流子を取り付けます。直流電源の電気がカーボンブラシと整流子を通じて電機子巻線に入り、電機子電流を生みます。その磁界と主磁界が作用して電磁トルクを発生させ、モーターが回転して負荷を駆動します。
注意点：カーボンブラシと整流子があるため、信頼性が低く、故障が多く、電流が不安定で、寿命も短くなります。また、整流火花は電磁干渉を生みます。
2.2 ブラシレスDCモーター
従来のBLDC構造は、ローター（軸、鉄心、磁石、軸受）、ステーター（ケース、鉄心、巻線、センサー、エンドカバーなど）、コントローラーなどで構成されます。
動作原理：モーター本体とドライバーで構成される、代表的なメカトロニクス製品です。原理はブラシ付きと同じですが、整流子とブラシを位置センサーと制御回路で置き換えます。検出信号から制御指令を送り、電流方向を切り替えて整流します。一定の電磁トルクと回転方向を保ち、モーターを回します。
3. BLDCモーターの課題
3.1 高い費用
ローター磁極には、強力なネオジム・鉄・ホウ素（Nd-Fe-B）磁石が多く使われます。希土類原料は高価で戦略物資でもあります。コントローラーの設計・製造費用も高くなります。
3.2 高い技術要求
構造と制御系の設計が複雑で、機械・電子制御の専門技術者が必要です。
4. まとめ
世界の主要経済圏が産業製造の高度化と知能化を進め、家庭の生活水準も向上するなか、電動工具には、より賢く、長寿命で、安全性と防振性を備えた高級な使用体験が求められています。
BLDCを使う電動レンチ、電動ドライバー、電動ハンマードリルなどの高級充電式工具や、電動のこぎりなどの便利な工具は、産業用途と家庭市場の両方でさらに広がると考えられます。